Bliksem en donder

I De bliksem: inleiding

1.1 Wat is bliksem?

Het begrip 'bliksem' kan zéér eenvoudig verklaard worden: de bliksem is een korte elektrische ontlading tussen een wolk en de aarde. Deze bestaat uit verschillende fases en verschillende ontladingen, met name de voorontlading, de hoofdontlading en de deelontladingen (zie 1.2).

Naast de gewone bliksem, bestaan er ook speciale vormen van ontladingen:
Brandbliksem: Deze heeft* een opvallende breedte. Dit komt omdat het geleidende kanaal waarin de bliksem zich voortbeweegt, wordt meegevoerd met de wind en zo een groot aantal secundaire, deelontladingen veroorzaakt.
Bolbliksem: Als de verhouding* koolstof-silicium in de bodem één op twee bedraagt en de temperatuur meer dan 1000°C is, ontstaat een bolbliksem. De bol die ontstaat is geelachtig gekleurd en is tussen 2 en 50 seconden zichtbaar, waarbij hij door de lucht zweeft en stuitert op de grond.
Parelsnoerbliksem: Één enkele maal valt een bliksem* uiteen in een aantal oplichtende stukjes. Deze bliksem komt enkel tijdens zware neerslag voor.

1.2 Hoe ontstaat bliksem?

Indien er zich in een wolk faseovergangen voordoen van water naar ijs, of omgekeerd, ontstaan positieve en negatieve ladingen. Deze wolken bevinden zich dus dicht bij het 0° C - niveau, omdat de faseovergangen zich daar zullen voordoen. Die ladingen kunnen van tien tot ongeveer 100 Coulomb groot zijn. Indien door luchtbewegingen de positieve en negatieve ladingen dichter bij elkaar komen, ontstaat een relatief kleine ontlading. De negatieve lading wordt in de richting van de aarde en in de richting van de positieve lading in de wolk gevoerd. Hierbij ontstaat opnieuw een ontlading en opnieuw dringt de negatieve lading verder door tot de aarde en dringt deze binnen in de positieve lading van de wolk, waarna er opnieuw een ontlading volgt. De negatieve lading dringt telkens verder en stapsgewijs door, tot deze met een snelheid 105 tot 106 meter per seconde de aarde bereikt. Dit verschijnsel noemen we de voorontlading. Vaker nog wordt deze voorontlading opgevangen door een vangontlading, die van een spits voorwerp uitgaat (zie hoofdstuk 3). Nadat een voorontlading, die de wolk en de aarde verbind, vindt de uiteindelijke hoofdontlading plaats. Deze beweegt zich door de lucht in hetzelfde gebied waar zich eerst de voorontlading bevond. Dat gebied, het geleidende gebied, heeft meestal meer dan 1 meter doorsnede. De ontstane hoofdlading begint bij de aarde en beweegt zich door de lucht met een snelheid van één derde van de lichtsnelheid. De hoofdlading voert opnieuw een negatieve lading naar de aarde toe en kan een stroomsterkte hebben van 100 000 A, waardoor het geleidende gebied een zéér goede geleider wordt. Het bliksemgeleidende gebied heeft nu slechts 10 cm doorsnede meer. Enkele tienden van een seconde later zullen zich nog een 4 à5 deelontladingen voordoen in het geleidende gebied. Deze bewegen zich van de aarde naar de wolk.

II Gevolgen en gevaren van bliksem

De bliksem is een bijzonder gevaarlijk fenomeen. Dit komt omwille van 2 redenen.

Enerzijds door de enorme hitte, tot* meer dan 20 000°C.
Anderzijds door de grote stroomsterkte, die kan oplopen* tot 100 000 A.

De bliksem slaat nagenoeg altijd in op of in de nabijheid van hoge voorwerpen. Bij zo'n inslag in een voorwerp vloeit een deel van de lading via het aardoppervlak weg. Zelf al wordt een mens of dier niet rechtstreeks getroffen door een bliksem, toch zijn de hoge elektrische spanningen in de bodem rond het getroffen object een groot gevaar. Ook het verschil van ladingen tussen de bliksem en het voorwerp speelt een grote rol. De wolk waaruit de bliksem afkomstig is, is namelijk altijd positief geladen, terwijl de bliksem praktisch altijd negatief is. Dergelijk ladingsverschil is bijzonder gevaarlijk, want indien u zich onder een positief geladen wolk bevindt, zal enkele seconden later de bliksem inslaan. Een inslag op een mens of een dier is bijna altijd dodelijk!

Als bliksem op een gebouw inslaat, ontstaat heel wat materiële schade. In heel wat gevallen ontstaat brand, maar ook bij minder erge inslagen is de materiële schade aanzienlijk. Veelal zijn in gebouwen waar de bliksem op ingeslagen is, de elektrische leidingen en stopcontacten uit de muren getrokken. Ook alle toestellen die op het moment van de inslag zijn aangesloten op het elektrisch net, zijn stuk! Om gebouwen te beveiligen tegen bliksem, worden bliksemafleiders geplaatst (zie hoofdstuk 3).
Een afleidingsinstallatie buiten bied nog niet alle veiligheid, zeker als in het gebouw storingsgevoelige apparatuur opgesteld staat. Als een bliksem wordt afgevoerd via een bliksemafleider, ontstaan via inductie grote spanningsverschillen binnen, waardoor de apparatuur helemaal ontregeld kan zijn, of erger zelfs onherstelbaar vernield. Ook hiertegen bestaat een beveiliging, die wordt besproken in hoofdstuk 3.

III Beveiliging tegen bliksem?

3.1 Van de mens

Indien men zich tijdens een onweer buiten bevind, dan is het aangewezen om zo snel mogelijk een goede schuilplaats op te zoeken. Men mag in geen geval onder een boom schuilen. Een boom is namelijk een hoog voorwerp, waar de bliksem gemakkelijk op inslaat. En zelfs als men niet rechtstreeks getroffen wordt door de bliksem, is de omgeving van een voorwerp waar de bliksem op inslaat bijzonder gevaarlijk, want ook het spannings- en ladingsverschil in de omgeving is dodelijk.

Ook een gebouw is een prima schuilplaats. Maar de auto is wellicht de beste beveiliging tegen de bliksem. Vele mensen geloven dat dit komt omdat de banden van rubber zijn gemaakt, maar dit is niet waar. Bij zeer hoge spanningen en stromen is rubber zelf een goede geleider! Het geheim zit hem in het metalen koetswerk van de auto, die werkt als omhulsel. De bliksem zal via dat metalen frame naar het aardoppervlak stromen. Deze metalen kooi noemt ook wel de Kooi van Faraday.

Als er geen van deze hulpmiddelen voor handen zijn, ga je het best hurken op de grond en hou je het contact tussen grond en lichaam zo klein mogelijk. Je houdt je benen en armen tegen elkaar en je hoofd naar beneden gericht. Het is heel belangrijk dat je je zo klein mogelijk maakt.
Groepen mensen verspreiden zich het best.

3.2 Van gebouwen

* Uitwendige beveiliging
De beste beveiliging van een gebouw is de bliksemafleider. Deze werd in 1752 uitgevonden door Benjamin Franklin. De bliksemafleider wordt geplaatst op gebouwen die gelegen zijn in een gebied waar het veel onweert, op gebouwen die boven de andere uitsteken, op gebouwen van groot historisch en publieke waarde en op gebouwen met een brandbare dakbedekking of waar zich brandbare stoffen bevinden. De bliksemafleider is een metalen puntvormige staaf van 1 meter met 5 cm doorsnede. Deze wordt geplaatst op de hoogste plaats van het gebouw, waar de kans op inslag het grootst is.

Tussen de bliksemafleider en de grond zijn koperen of aluminium geleiders gespannen. Deze lopen van de bliksemafleider over de nok van het dak en de hoek van de muur naar de grond, zodat dit systeem zoveel mogelijk de kooi van Faraday vormt. De geleiders eindigen in een metalen pijp die diep in de grond werd gegraven. In bepaalde bodems, waar het grondwater zeer diep zit, kan men ook nog een extra aardingsnet in de bodem ingraven.

Inwendige* beveiliging
Niet alleen uitwendige beveiliging, maar ook inwendige beveiliging is soms levensnoodzakelijk.
Vooral in gebouwen waar zich speciale storingsgevoelige apparatuur bevindt, is in het gebouw een extra beveiliging vereist. In deze gebouwen is het belangrijk dat daar speciale zekeringen, stopcontacten en leidingen worden geïnstalleerd.

Onweer

Wat is onweer

Onweer blijft niet langer dan een uur boven een plaats hangen. Het kan toch nog wel langer duren voordat het echt voorbij is. Dat komt omdat er steeds nieuwe buien ontstaan. De mensen zeggen wel eens de bui komt terug, maar dat is onzin er komen gewoon nieuwe buien aan.

Soorten onweer

Onweer komt voor in alle jaargetijden. Maar het meest in de zomer. Dan is het verschrikkelijk warm en vochtig. Op het eind van de dag wordt het steeds benauwder. En vervolgens komt er een bui aan. Na de bui is het lekker opgefrist. Een bui die heel warm is noemen we een warmteonweer. Bij dit soort weer is het erg warm en vochtig in de lucht. Bij zulk weer heb je onweerbeestjes, dat zijn hele kleine zwarte vliegjes. Zulke vliegjes willen het liefst in de warmte met daarin veel vochtige lucht en veel elektriciteit. Dat is precies het weer dat bij onweer ontstaat. Boven de stad is het warmer dan op de platteland. Er kan heel soms extra onweer zijn. Boven het water kan de lucht kouder zijn en daardoor is het onweer minder sterk. Een ander soort onweer is Frontonweer. Dit weer is het front, dat wil zeggen dat er een weersverandering komt.

Bliksem

Hoe ontstaat bliksem

Onweerswolken ontstaan vaak bij warm en vochtig weer. Bij warm, vochtig weer stijgt de lucht vanaf de aarde snel op. De opstijgende lucht koelt daarbij sterk af en vormt een wolk. In zo’n wolk bevriezen sommige waterdruppels. De koude lucht en ijsdeeltjes zakken naar beneden in de wolk. Ondertussen stijgt er weer nieuwe warme lucht op.
Koude ijsdeeltjes en warme waterdruppels wrijven en botsen steeds tegen elkaar. De onweerswolk wordt langzaam elektrisch geladen. In de wolk worden elektronen uit het ijs weggeslagen. Boven in de wolk ontstaat een positieve lading en onderin een negatieve. De spanning in de onweerswolk wordt steeds groter! Tot de spanning te groot wordt. De protonen en de elektronen komen nu bij elkaar. Er ontstaat een enorme vonk in de wolk: bliksem! De lichtflits is dus het resultaat van een enorme elektrische ontlading. De deeltjes zijn daarna weer neutraal.

Soorten bliksem

Een auto kan wel 200 km per uur rijden en dat vinden we al snel. Maar een bliksem is veel sneller. Die gaat 100 km per seconde. Een dikke bliksemflits stelt eigenlijk niks voor. Ongeveer 2.5 cm. Een bliksem kan wel 30.000 graden Celsius heet worden. Dat is wel 5 keer zo heet als de oppervlakte van de zon. Je kunt je wel voorstellen dat de bliksemflits veel elektriciteit heeft. Het is genoeg om een huis 2 weken lang van energie te voorzien. Bliksem is er in verschillende vormen:

• Bandbliksem is een brede streep net als een boomwortel.

• Parelsnoerbliksem is zeer zeldzaam deze bliksem is opgedeeld in lichtende stukjes. Wat je ziet lijkt wel op een ketting. Hoe die ontstaat weten de weermensen niet.

• Bolbliksem is de meest geheimzinnigste bliksemflits. Het is een grote vuurbal die door de hemel valt. De onderzoekers weten niet of het echt bestaat. Er is nog steeds geen bewijs dat het echt bestaat. Sommige mensen beweren dat ze het een keer hebben zien rollen op straat. Hier heb ik afbeelding hoe de er ongeveer er uit moeten zien.

Feiten over bliksem

Een bliksem is heel erg snel. De snelheid van een bliksemflits is wel 60.000 kilometer per sec (en wij denken dat 200 kilometer per uur in een auto al supersnel vinden).
De lengte van een bliksemflits is zo 6 kilometer lang. Wil je weten hoe lang dat is,dan moet je kijk naar de kerktoren in jouw buurt en stapel er in gedachten 120 op elkaar. Ongeveer is het Zo lang dus.
In dikte van bliksemflits valt wel mee dat is ongeveer 2.5 cm.

Donder

Wat is donder

Donder is het geluid dat ontstaat door de grote hitte van de bliksem.

Hoe ontstaat het geluid

De verhitte lucht zet zo snel uit, dat hij als ontploft. Als het ver weg is, wordt het geluid een beetje vervormd. Je hoort dan gerommel. Maar als het dichtbij is, is het een flinke knal.

Gevaarlijke proef

Welke gevaarlijke proef heeft hij gedaan

In 1752 woonde in Amerika een man, Benjamin Franklin. Hij vroeg zich af of bliksem ontstond door elektriciteit. Om dat te ontdekken bedacht hij een gevaarlijk plan de Vliegerplan. Zodra het onweerde, liet hij zijn vlieger op. Aan het vochtige vliegertouw hing Hij metalen sleutel. Franklin hoopte dat de bliksem in de vlieger zou slaat! En dat gebeurde. Het natte touw vonkte van de elektriciteit en de sleutel verlicht zich op. Franklin voelde de schok in zijn botten! Gelukkig overleefde hij het wel met levensgevaarlijke experiment.
Franklin wist het meteen goed elektriciteit doorlaat. Metaal brengt bliksem heel snel naar de aarde. Dit heeft hij zo bedacht. Franklin de bliksemafleider bedacht hij. Dat is een metalen staaf op het dak van een hoog gebouw. Daaraan zit een metalen draad vast. Deze draad loopt langs de muren naar de grond. Als de bliksem inslaat, loopt de elektriciteit door de draden naar de aarde. Zo loopt het gebouw geen schade op. Bliksemafleiders worden nu nog steeds gebruikt. Om de bliksem tegen te houden.

Hoe kun je je er tegen beschermen

Hoe je je tegen bliksem kunt beschermen

Als je toch in een open veld bent, moet je dit doen:
- ga op je hurken zitten
- zet je voeten pal naast elkaar
- doe je hoofd tussen je knieën
Je moet je voeten zo dicht mogelijk naast elkaar zetten. Als je dat niet doet, wordt de spanning tussen je benen te groot. De aarde wordt ook elektrisch geladen. Er kan stroom door je lichaam gaan lopen. Je moet dit goed onthouden misschien gebeurt dat wel eens.

Als je op je fiets door een open veld rijdt, moet je dan doen:
- spring zo snel mogelijk van je fiets. Je fiets is van metaal!
- leg je fiets op de grond
- ren meer dan tien meter weg!
-en doe hetzelfde als bij hurken zit.

Vroeger

Heel lang geleden hadden mensen een grote angst voor onweer. Veel mensen begrepen niet wat dat was. Ze dachten dat een god, genaamd Donar, humeurig deed. Donar is de god van de donder. Als hij met zijn bijl op het zwaard slaat dan vlogen de vonken er vanaf. Mensen dachten dat daar door de bliksem kwam. Een paar jaar later bedachten ze een manier om het onweer weg te jagen, wat natuurlijk niet kan. Om ze weg te jagen hingen ze een dode uil op de schuurdeur. Of gooiden ze met een ei van een zwarte kip. En meer van die maffe dingen. maar dat helpt natuurlijk niet.