Villám (villámlás) — mi az, hogyan keletkezik és veszélyei

Villám (villámlás): mi az, hogyan keletkezik és milyen veszélyei vannak — tények, statisztikák és megelőzés a biztonságos viselkedésért.

Az NHL-csapatról lásd Tampa Bay Lightning

A II. világháborús vadászgépet lásd: P-38 Lightning

A villámlás egy erős elektromos kisülés, amely zivatar során keletkezik. Az elektromos áram nagyon felforrósítja a levegőt. A hirtelen felmelegedett levegő nagyon gyorsan kitágul, és ez okozza a mennydörgést. Néha a villámlás a felhők között történik. Néha (esőben) a villámlás a felhőtől a földig terjed. Ha a felhőből a földre megy, akkor emberbe csaphat. Évente körülbelül 2000 emberbe csap bele a villám. Másodpercenként körülbelül 50-100 villám csapódik a Földbe. Az Empire State Buildingbe évente akár 500-szor is belecsapott a villám.

Amikor a villám becsapódik, a felszínre a villám elektronjai dörzsölődnek, és a villámból elektromos szikra lövell a felszínre. Egy zivatarban az alsó felhőben akár 100 millió voltos elektromosság is lehet. Ez az elektromosság vagy a felhőn belül, vagy a talajba, vagy egy másik felhőbe, vagy a levegőbe jut. Ismert, hogy a villám a földről felfelé halad a felhőbe. 1993-ban a tudósok felfedezték, hogy egy cumulonimbus felhő tetejéről villámok lövelltek felfelé.

Az emberek Tesla-tekercs vagy Van de Graaff-generátor segítségével villámokat állíthatnak elő és tanulmányozhatnak.

Hogyan keletkezik a villámlás?

A villámlás kialakulásának alapja a töltések szétválása a zivatarfelhőkön belül. A legfontosabb folyamatok:

• Pehely- és jégkristályok, valamint vízcseppek ütközése a felhőben töltésátadást okoz. Ennek hatására a felhő felső része általában pozitív, az alsó része negatív töltésű lesz.
• A felhő alsó részének negatív töltése a földfelszínben pozitív töltést indukál. A nagy feszültségkülönbség miatt kialakul egy ionizált vezető csatorna (a "lépcsős vezető" — stepped leader), amely lefelé terjed.
• Amikor a lépcsős vezető és a földről induló pozitív áramlások ("streamerek") találkoznak, létrejön a gyors, fényes visszacsapás (return stroke). Ez a jelenség okozza a fényvillanást és a hangos mennydörgést.

Röviden: a villám egy ionizált csatorna mentén lezajló hatalmas elektromos kisülés. A visszacsapás során a levegő hőmérséklete pillanatszerűen több tízezer Celsius-fokra is emelkedhet (néhányszorosa a Nap felszínének), ami gyors tágulást és mennydörgést eredményez.

A villámlás típusai

• Felhőn belüli (intra-cloud): a leggyakoribb, a felhő egyik részéből a másik részébe történik a kisülés.
• Felhők közötti (cloud-to-cloud): különálló felhők között halad a kisülés.
• Felhő–föld (cloud-to-ground): a felhő és a föld közötti kisülés; ez a legveszélyesebb emberre nézve.
• Földről felfelé induló: magas tornyokból vagy hegycsúcsokról induló áramlások, amelyek a felhő felé törnek (upward lightning).
• Felső-atmoszferikus jelenségek (pl. sprites, jets, elves): a zivatarok felett, a légkör felső rétegeiben megfigyelt különleges kisülések.

Mennyire erős a villám?

A villámfeszültség tipikusan több millió–százmillió volt, az áramerősség általában több tízezer amper (10–30 kA átlagosan), de ritkán előfordulhatnak jóval nagyobb csúcsok. A kisülés nagyon rövid idejű, ezért óriási teljesítmény és hő keletkezik a csatornában.

Veszélyei

A villám többféle módon okozhat sérülést vagy kárt:

• Közvetlen csapás: amikor valakit közvetlenül eltalál a villám – súlyos égési sérülések, idegrendszeri károsodás és halál is előfordulhat.
• Oldalháló (side flash): a villám egy tárgyat ér, majd onnan "átugrik" a közelben levő emberre.
• Talajáram (ground current): a földre érkező kisülés az elektromosságot a talajban terjeszti, ami több méteres körzetben is veszélyes lehet.
• Vezetési útvonalak: csövek, elektromos vezetékek, kerítések átvezetik a kisülést, és így távolabbra is kiterjedő károkat okozhatnak.
• Tűz és szerkezeti károk: a villám okozta szikraképződés tüzeket indíthat, és épületeket rongálhat.

Mit tegyünk védőintézkedésként?

Alapvető óvintézkedések zivatar idején:

• Keressen menedéket zárt épületben. Ha bent van, maradjon távol az ablakoktól és a fém tárgyaktól.
• Autóban ülve általában biztonságban van a Faraday-kalitka hatás miatt; ne érintse a fémrészeket, és ne használjon vezetékes készülékeket.
• Ne tartózkodjon nyílt terepen, magas fa alatt, vonalak, kerítések közelében vagy vízben (pl. hajón, úszás közben).
• Ne használjon vezetékes telefont és ne csatlakoztasson a hálózatra elektromos készülékeket vihar idején—az áramhálózaton keresztül is érkezhetnek túlfeszültségek.
• Alkalmazza a "30/30 szabályt": ha a villanás és a dörgés között kevesebb mint 30 másodperc telik el (azaz a vihar közelebb van, mint kb. 10 km), azonnal menjen fedett helyre; várjon legalább 30 percet az utolsó dörgés után, mielőtt elhagyja a védett helyet.
• Épületek és fontos objektumok védelmére villámhárító rendszereket (villámvezető, megfelelő földelés) kell telepíteni, továbbá túlfeszültségvédelmet az elektromos berendezésekhez.

Elsősegély villámcsapás esetén

• Ha valakit villám ér, először győződjön meg róla, hogy a környezet biztonságos (nincs közvetlen veszély), majd azonnal hívjon mentőt.
• A villámkárosultok gyakran légzés- vagy keringésleállásban vannak: ha szükséges, kezdje meg a nyelv eltávolításától való félelem nélkül a lélegeztetést és a szívmasszázst (CPR).
• A sérült nem marad feltöltött elektromos töltéssel; nyugodtan megfoghatja és elláthatja.
• Égési sérülések és idegrendszeri tünetek (zavartság, memóriavesztés, zsibbadás) esetén további orvosi ellátás szükséges.

Érdekességek

• Bizonyos helyeken, magas épületeken, távvezetéken és hegycsúcsokon gyakrabban fordul elő villámcsapás (például az Empire State Buildingre gyakran csap rá a villám).
• Nem minden villám jár csapadékkal: a "száraz" vagy nagyon távoli zivatarokban is látható villanás, de lehet, hogy nem hallunk dörgést (távoli villámlás).
• A kutatók és hobbielektrotechnikusok kísérletezik Tesla-tekercsekkel és Van de Graaff-generátorokkal, amelyekkel kis léptékben vizsgálhatóak a kisülések tulajdonságai.

Összefoglalva: a villámlás lenyűgöző, de potenciálisan halálos természeti jelenség. Megfelelő ismeretekkel és óvintézkedésekkel lehet a kockázatokat jelentősen csökkenteni.

Kérdések és válaszok

K: Mi az a villámzene?

K: Mi okozza a mennydörgést a zivatar során?

K: A villámlás csak a felhők között történik?

K: Hány emberbe csap bele évente a villám?

K: Hány villám csapódik a Földbe másodpercenként?

K: Melyik híres épületbe csapott bele a villám évente akár 500-szor is?

K: Hogyan tudnak az emberek villámokat készíteni és tanulmányozni?

Keresés betűvel