A villámcsapás veszélyei és az ellene való védekezés

A Földön naponta mintegy 45 ezer zivatar fordul elő, mintegy nyolcmillió villámmal. Az évi hárommilliárd villámcsapás kb. háromezer ember életét oltja ki, házakat gyújt fel és erdőtüzeket okoz (csupán az Egyesült Államokban átlagosan tízezret).

A villám a légköri elektromosság kisülése, amelynek időtartama a másodperc milliomod részétől néhány tízezred részéig terjed. 100 millió voltig terjedő feszültségnél az áramerősség rendszerint 20-30 ezer Amper, de néha meghaladja a 100 ezer Ampert is (összehasonlításképpen: a villanykörtékben néhány tized Amper áramerősség mérhető).

A villámcsapásoknál felszabaduló energiának már milliomod része is veszélyt jelent az ember számára. A villám élettani hatása függ az elektromos töltés mennyiségétől, amely az áramerősség és az átfutási idő függvénye. Ellentétben más áramütéses balesetekkel, a villámcsapásnál az átfutási idő olyan rövid, hogy a testen akár 100 amper is átfuthat anélkül, hogy károsodást okozna. A legfőbb veszély, hogy az izmok görcse miatt az életfontosságú funkciók leállnak. Erős áram hosszabb ideig tartó hatása rendszerint súlyos égési sebeket is okoz.

A villámnak Arago szerint három alakját szokás megkülönböztetni:

1. A vonalas villám, mely a legközönségesebb és az elektromos gép szikrájához hasonlít, zeg-zúgos alaku fő sugarait és kisebb elágazókat mutat. Alakja alkalmasint a légrétegek különböző vezetőképességéhez alkalmazkodik.
2. A felületvillám egy-egy zivataros felhő nagyobb terjedelmű felvillanásában mutatkozik.
3. A gömbvillám gömb alakú és aránylag lassan halad, nyomában nagy pusztításokkal.

Van még az un. „száraz” villám, mely nem gyújt, csak romboló hatása van. Ha ez villám az ember közelében lecsap, akkor a test elektromossága megoszlik, a két ellentétes elektromosság a villámlás alkalmával hirtelen szétválik, a villámlás után pedig hirtelen egyesül, ami az idegrendszert teljesen megrongálja, noha külsőleg semmi nyomot nem hagy. Ez köznyelven a mennykő szele.

A villámlást kísérő dörgés a levegő hirtelen kiterjesztéséből származik. A hang terjedési sebessége kisebb lévén a fénynél, a villámot is előbb vesszük észre, mint a dörgést. A kisülési hely távolságát közelítőleg megkapjuk, ha a villámlás és dörgés közötti időt megfigyeljük: a másodpercek számát megszorozzuk 330 méterrel.

Ha a kisülés közelünkben történik, rendesen csak erős rövid csattanás hallatszik, a távolabb állók azonban hosszabb dörgést hallanak. Mig a villám tartama a másodpercnek csak igen kis részét teszi ki, addig a dörgés több másodpercig, néha egy teljes percig is eltart, miközben a hang erőssége lökésszerűen többször megváltozik. Ezen sajátságos robajt a hang visszaverődésének a felhőktől v. földi tárgyaktól tulajdonítják.

A távolság, melyre a dörgés még elhallatszik, aránylag kicsiny: kb. 25 km-re a legerősebb dörgés is csak gyenge mormogásnak hallatszik.

Az áramnak a testre gyakorolt hatása, a sérülés súlyossága függ az érintett testrésztől. Az egyik kéztől a szíven keresztül a másik kézig, vagy a fejtől a hátgerincen át a lábig átfutó, viszonylag gyenge áramütés lényegesen veszélyesebb, mint az egyik lábtól a medencéig, vagy a kéztől a vállig áthaladó, lényegesen erősebb áramütés.

A villámcsapás kétféle hatása jelent veszélyt az emberi test számára:

• a közvetlen villámcsapás,
• a közelben becsapott villám földáramai.

A közvetlen villámcsapás leggyakrabban olyan személyeket ér, akik exponált helyen tartózkodnak, mint például:

• hegytető, hegygerinc,
• sík, szabad terep,
• nagyobb vízfelület.

Ilyenkor az ember a villámhárító szerepét tölti be, és magához vonzza a villámot. A közvetlen villámcsapás rendszerint halálos.

Ha a villám a föld felszínét éri, az áram „megkeresi” a legkedvezőbb utat. Ezt a terepen nem mindig lehet könnyen megállapítani. Szilárd, nedves talajon rendszerint a felszínen fut végig úgy, hogy a rövid mélyedéseken inkább átugrik, és nem követi a talaj felszínét. Ha az emberi test képez hidat két ilyen pont között, akkor az áram átfut rajta.

Az emberi testen átfutó árammennyiség függ:

• a felszínen áthaladó teljes áramerősségtől,
• a testnek a felszíntől való szigetelésétől (bőr, ruházat, egyéb anyagok),
• az érintkezési pontok távolságától (a távolsággal együtt növekszik a hatás).

A nedvesség a bőr ellenállását annak huszad részére csökkentheti (a száraz bőrfelület ellenállása kéztől kézig 100 000 Ohm, a nedves bőré 5000 Ohm, vagy még kevesebb).

Teendők a villámcsapás elkerülése érdekében:

• kerüljük az exponált helyeket, például a hegycsúcsokat, hegygerinceket, vagy a szabad, sík területeket (villámhárítóként működnek).
• kerüljük a nedves talajt, patakokat, vízeséseket és azonnal hagyjuk el a vízfelületeket (villámhárítók, rövidre zárási lehetőség).
• kerüljük a kőomlás veszélyes csurgókat, szakadékokat (kőomlás, rövidre zárási lehetőség).
• Ha gépkocsi áll a rendelkezésünkre, használjuk Faraday – kalitkaként (az ablakokat zárjuk be, ne érintsük meg a fémrészeket) – ez nyújtja a legnagyobb védelmet.
• Kerüljük a kiugró sziklákat, magukban álló nagy sziklákat, kis odúkat és barlangokat (rövidre zárási lehetőség).
• Csak akkor bújjunk mélyedésbe, ha az legalább 1,5 méter mély.
• Csak akkor keressünk védelmet barlangban, ha abban a bejárattól, a tetőtől és a falaktól legalább 1,5 méter távolságra lehetünk.
• Használjuk ki a valamely fal által nyújtott védőzónát. A fal magassága legyen legalább a testhossz nyolcszorosa, a faltól való távolság pedig legalább egy testhossz.
• Guggoljunk le (zárt lábakkal és térdekkel hogy csak egy ponton érintkezzünk a környezettel), lehetőség szerint 10-30 cm vastag szigetelőréteget téve a talpunk alá (ruha, esőköpeny, száraz kő).
• Ha rendelkezésünkre áll alumínium mentőfólia, terítsük testünkre úgy, hogy az a talajjal ne érintkezzen. Kisegítő (gyenge) Faraday-kalitkaként működik.

Az emberi test elektromos ellenállása csekélyebb és felülete nagyobb, mint a fémből készült felszerelési és használati tárgyaké, így a villámhárító hatása nagyobb. Ezért nem szükséges megválnunk fémtárgyainktól, amelyek rendszerint fontos használati tárgyak.

A villám nemcsak a földön álló tárgyakba csaphat be. A villámcsapások többsége nem is éri el a földfelszínt, hanem a légkörben játszódik le. Két tárgy között akkor üt át a villám, ha elektromos potenciáljuk különböző, mert a feszültség (potenciálkülönbség) miatt energia szabadul fel, ha a tárgyak között elektromos áram „közlekedik”.

Abból, hogy a repülőgép elektromos potenciálja jelentősen eltér a környezete potenciáljától, nagy baj származhatna. A gép előbb-utóbb találkozik valamivel, ami elektromos töltést cserél vele, s ez katasztrofális következményekkel járhat.

A repülőgép elektromos potenciálját tehát a környezete potenciáljához hasonló értéken kell tartani. Ezért vannak a szárnyak végén hegyes fémtüskék, amelyek a koronakisülés nevű jelenséget használják fel arra, hogy a nemkívánatos elektromos töltéseket a repülőgép mögé, a levegőbe „szórják szét”.

Minden „kóbor” töltés, amelyet a repülő a levegőhöz súrlódva, vagy a felhők mellett elhaladva felvesz, gyorsan a levegőbe kerül, így a gép elektromos potenciálja nem tér el jelentősen a környezete potenciáljától, és a repülő nem válik a villámcsapások célpontjává.

Kedvezőtlen esetben a repülőgépet is érheti villámcsapás, amely két másik tárgy között zajlik. A fémtüskék ilyenkor jelentősen csökkentik a közvetlen veszély kialakulását.