Krótkofalowcy a pioruny

Zanim uderzy piorun

O tym, że pioruny są groźne, wie każdy krótkofalowiec. Na czym jednak to niebezpieczeństwo polega, a zwłaszcza jak mu zapobiec albo je zminimalizować, wie już dużo mniej użytkowników eteru. Brak jest dostępnej i przystępnej literatury na ten temat, a raz po raz pojawiające się rady, że należy instalację antenową wykonać prawidłowo, albo urządzenia właściwie uziemić, dają niewiele zwykłemu śmiertelnikowi, za wyjątkiem wywołania pewnego niepokoju: czy ja aby mam wszystko wykonane właściwie? A to dlatego, że stwierdzenie, iż coś trzeba wykonać prawidłowo, gdy nie poda się wyraźnie jak to należy zrobić i dlaczego, jest stwierdzeniem pustym, nie wnoszącym żadnego praktycznego pożytku. Potrzebna jest niezbędna wiedza fizyczna na temat zjawisk, które nam zagrażają.

Co to jest piorun?
Piorun jest bardzo długą iskrą elektryczną, której długość może wynosić wiele kilometrów. W iskrze tej płynie bardzo duży prąd elektryczny pod bardzo dużym napięciem. Prądy piorunowe są zwykle rzędu tysięcy amperów, ale notowano wartości dochodzące do kilkudziesięciu, a nawet kilkuset kiloamperów, choć zdarzały się „słabe” pioruny o natężeniu zaledwie 500A. Również napięcia, jakie towarzyszą iskrze piorunowej, liczą się w dziesiątkach i setkach milionów woltów. Źródłem pioruna, a więc prądu piorunowego, są naelektryzowane chmury burzowe. Krople wody lub płatki śniegu są tam elektryzowane w różnych procesach fizycznych. Wytrzymałość elektryczna powietrza na przebicie (przeskok iskry) jest zmienna w zależności od wielu czynników, ale można średnio przyjąć 1000kV/m. A więc jeśli piorun powstaje w chmurze na wysokości na przykład 1 kilometra, to łatwo policzyć, że napięcie pioruna będzie 1000 milionów woltów. W rzeczywistości napięcia te są trochę mniejsze, ale na pewno liczą się w setkach megawoltów.
Chmurę burzową można więc traktować jako potężny kondensator, na którego okładkach zbiera się ładunek elektryczny i po przekroczeniu pewnej wartości napięcia na takim kondensatorze następuje jego wewnętrzne przebicie, właśnie w postaci pioruna. Przyrównanie chmury burzowej do kondensatora jest oczywiście dużym uproszczeniem, gdyż zjawiska powstawania iskry piorunowej są bardziej złożone, ale dla naszych celów możemy taki model przyjąć. Czasami kondensator powstaje wewnątrz chmury burzowej i mamy wtedy wyładowanie bezziemne, a czasami jedną okładką kondensatora jest powierzchnia ziemi i wtedy mamy wyładowanie doziemne.
Temperatura zjonizowanego gazu w kanale iskrowym może dochodzić do 40000°C. Rozszerzanie się gazu w tej temperaturze oraz wielka szybkość zachodzących procesów, przekraczająca prędkości rozchodzenia się dźwięku, powodują bardzo efektowne zjawiska akustyczne, przerażające zresztą ludzi i zwierzęta od niepamiętnych czasów. Jedynie w niewielkiej odległości od kanału iskrowego, efekt akustyczny ma inny charakter – jest to suchy ostry trzask. Czas trwania wyładowania piorunowego mierzymy w mikrosekundach, choć czasami, przy wielokrotnym wyładowaniu, czas ten dochodzi nawet do sekundy. Oczywiście wspomniane ekstremalnie duże prądy nie występują długo, trwają pojedyncze mikrosekundy, najwyżej dziesiątki mikrosekund.
Poniżej podaję kilka zaleceń dla kolegów radioamatorów, chcących sobie zbudować nową instalację lub sprawdzić istniejącą.
- W żadnym przypadku nie wolno podłączać żadnych naszych urządzeń (anteny, wsporniki, kable) do uziemień odgromowych, masztów odgromowych, przewodów odgromowych, w tym do tak zwanych klatek Faradaya oplatających budynki. Nasze instalacje prowadzić w odległości co najmniej 3m od istniejących urządzeń odgromowych.
- Konieczne dla naszej radiostacji uziemienia wykonać indywidualnie, możliwie z daleka od uziemień odgromowych. W przypadku niemożności wykonania własnego uziemienia dołączyć się do uziemienia ochronnego wewnątrz budynku, jeśli uziemienie ochronne nie jest wspólne z uziemieniem odgromowym. Takie błędy w instalacjach niestety się zdarzają.
- Najpewniejsze uziemienie naszych urządzeń jest wtedy, gdy wszystkie przewody uziemiające doprowadzone są w radiostacji do jednego punktu, od którego następuje połączenie do indywidualnego uziomu bądź do dostępnego uziemienia, ale możliwie blisko fizycznego uziemienia, czyli połączenia z ziemią.
- Odłączanie radiostacji od anteny lub anten powinno być wykonane tak, aby można było prostymi ruchami szybko dokonać rozłączenia z jednoczesnym uziemieniem żyły kabla zasilającego antenę oraz zwarciem do masy wejścia antenowego radiostacji. Doświadczenie uczy, że gdy czynności te są proste, to w chwili konieczności zostaną wykonane i do tego prawidłowo. Gdy zaś trzeba rozłączać za każdym razem wtyki od gniazd koncentrycznych, to łatwo o czymś zapomnieć, a poza tym następuje szybsze zużycie złącz bądź utrata kontaktu. Również ponowne wykonanie po burzy prawidłowych połączeń jest kłopotliwe i łatwo o omyłkę.
Należy dołożyć wszelkich starań, w tym szukać pomocy fachowców, aby nasze urządzenia miały jak najmniejszą szansę zniszczenia i nie spowodowały zwiększenia zagrożenia pożarowego czy nawet zagrożenia życia.
O beztrosce, jaka panuje wśród użytkowników sprzętu nadawczego małej mocy, niech świadczą choćby tylko dwa przypadki przeze mnie zaobserwowane.
Przypadek pierwszy. Krótkofalowiec radioamator mieszkający na 1. piętrze 8-piętrowego wysokościowca założył antenę na dachu swego budynku, a przewód antenowy owinął (aby mu wiatr nie zerwał) wokół przewodu odgromowego prowadzonego na zewnątrz budynku.
Przypadek drugi. Na szczycie jednego z masztów odgromowych chroniących dużą rozdzielnię elektryczną zainstalowano antenę UKF do radiotelefonu – typowy GP. Być może dlatego, że z takiej wysokości na pewno był większy zasięg.
Komentarze pozostawiam Czytelnikom ŚR.
Na zakończenie chcę zwrócić uwagę, że zjawisko uderzenia pioruna występuje z różnym, zmiennym prawdopodobieństwem. Może się więc zdarzyć, że czyjaś wadliwie wykonana instalacja nie uległa, od wielu nawet lat, uszkodzeniu. Ale to tak jest, jak z przechodzeniem ulicy na czerwonym świetle. Może się udać, ale jak się nie uda, skutki są opłakane.

Konrad Jabłoński SQ5FLT

ŚR - 11/2005





Artykuł pochodzi z serwisu internetowego miesięcznika Świat Radio
http://www.swiatradio.com.pl/virtual/article.php?sid=178
Zamieszczono: 25-10-2005. Dział: Łączność