Η διαφορά δυναμικού που προκαλεί τον κεραυνό οφείλεται στα (συνήθως) αρνητικά φορτισμένα ιόντα στα σύννεφα και στα θετικά φορτισμένα ιόντα της ξηράς ή της θάλασσας. Οι ηλεκτρικές εκκενώσεις που παρατηρούνται στην ατμόσφαιρα ονομάζονται κεραυνοί. Ο κεραυνός συνοδεύεται και από άλλα φαινόμενα: Τις αστραπές και τις βροντές.
Γράφει ο Δημήτριος Ντάγκας, Διπλ. Πολιτικός Μηχανικός, Τεχν. Ασφαλείας & Συντονιστής Ασφάλειας & Υγείας
Οι κεραυνοί, λοιπόν δημιουργούνται κατά τη διάρκεια των καταιγίδων. Δημιουργείται ηλεκτρικό πεδίο και όταν η ένταση του φτάσει σε μεγάλη τιμή, ξεσπά ο κεραυνός με διάτρηση του αέρα και δημιουργία σπινθήρα. Η διαφορά δυναμικού κατά την έκρηξη ενός κεραυνού είναι πολλά εκατομμύρια Volt και η ένταση του ρεύματος δεκάδες χιλιάδες Αμπέρ!
Η διάρκεια που κρατά ο κεραυνός είναι μικρότερη από ένα δευτερόλεπτο, αλλά η θερμοκρασία που αναπτύσσεται είναι 10.000 βαθμοί Κελσίου. Δημιουργεί έτσι, έντονο ιονισμό των αερίων του αέρα, τα οποία εκπέμπουν φως κατά τη διάρκεια της εκκένωσης (το φαινόμενο της αστραπής). Η υπερβολική θέρμανση του αέρα και η εκτόνωση του δημιουργεί τον δυνατό κρότο που ονομάζουμε βροντή.
Τα ισχυρά ρεύματα του κεραυνού προκαλούν καταστροφές. Μπορούν να ανάψουν φωτιά στο δάσος, να δημιουργήσουν σοβαρή βλάβη στις ηλεκτρικές γραμμές και να καταστρέψουν απροστάτευτες εγκαταστάσεις.
Ο κεραυνός που χτυπά άνθρωπο είναι πολύ πιθανό να προκαλέσει το θάνατο. Κάθε μέρα στον πλανήτη μετρώνται πάνω από 40.000 καταιγίδες οι οποίες δημιουργούν σχεδόν 10.000.000 κεραυνούς. Ο κεραυνός είναι απρόβλεπτος και μπορεί να χτυπήσει έξω από τις περιοχές βροχής ή ακόμα και μέχρι 15 Km από οποιεσδήποτε βροχοπτώσεις.
Υπολογισμός της απόστασης από την καταιγίδα
Κατά τη δημιουργία της αστραπής, η λάμψη και ο ήχος παράγονται ταυτόχρονα. Επειδή όμως η ταχύτητα του φωτός είναι πολύ μεγαλύτερη από την ταχύτητα του ήχου, εμείς βλέπουμε πρώτα το φως και μετά ακούμε τον ήχο, αφού αυτός φτάνει καθυστερημένα στο σημείο που βρισκόμαστε.
Εξ αιτίας αυτού του φαινομένου λοιπόν, μπορούμε πολύ εύκολα να υπολογίσουμε την απόστασή μας από το σημείο εκδήλωσης της αστραπής:
Μόλις δούμε τη λάμψη, αρχίζουμε και μετράμε τα δευτερόλεπτα που θα μεσολαβήσουν μέχρι να ακούσουμε τον ήχο (τη βροντή). Η ταχύτητα του ήχου είναι γνωστή και σταθερή, ίση με 344 μέτρα ανά δευτερόλεπτο. Έτσι, εάν μεσολαβήσουν για παράδειγμα 10 δευτερόλεπτα μεταξύ λάμψης και βροντής, τότε η απόστασή μας από το σημείο εκδήλωσης της αστραπής είναι 10 επί 344, δηλαδή 3.440 μέτρα (περίπου τριάμισι χιλιόμετρα).
Εάν μετρήσουμε μερικές συνεχόμενες αστραπές και βροντές σε ένα διάστημα αρκετών λεπτών και παρατηρήσουμε ότι ο χρόνος που μεσολαβεί μέχρι να ακουστεί η βροντή μειώνεται, τότε η καταιγίδα πλησιάζει προς το μέρος μας!
Zημίες που προκαλούνται από τους κεραυνούς
Ανθρώπους και ζώα. Σε όλη τη γη τα άτομα ή τα ζώα που κυκλοφορούν είναι δυνατό να αποτελέσουν στόχο κεραυνού εφόσον βρίσκονται σε απροστάτευτο χώρο στη διάρκεια καταιγίδας.
Πυρκαγιές σε δάση. H πιο σημαντική ζημία που προκαλείται από τους κεραυνούς στη φύση είναι η πυρκαγιά στα δάση.
Kτίρια. Mεταξύ των κατασκευών που κινδυνεύουν από τις πτώσεις κεραυνών είναι και τα κτίρια. Ιδιαίτερα επηρεάζονται κατά την πτώση κεραυνών αυτά που περιλαμβάνουν ηλεκτρικές και άλλες εγκαταστάσεις καθώς και ενοίκους που βρίσκονται στο κτίριο ή στην περιοχή του. Για την προστασία των κτιρίων με αντικεραυνικά συστήματα προστασίας
Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις. Oι Γραμμές Μεταφοράς και Διανομής Ηλεκτρικής Ενέργειας έχουν εξαιτίας του μεγάλου μήκους τους πολύ υψηλή πιθανότητα να δεχτούν κεραυνούς.
Τηλεπικοινωνίες. Tα συστήματα τηλεπικοινωνιών είναι ευαίσθητα σε βλάβες από άμεση πτώση κεραυνού στις γραμμές ή στις κεραίες τους.
Υπολογιστές και σύνθετα ηλεκτρονικά συστήματα. Όλα τα συστήματα αυτά είναι ιδιαίτερα ευαίσθητα στα ηλεκτρομαγνητικά φορτία που εμφανίζονται κατά τις πτώσεις κεραυνών
Έτσι σ’ αυτά με την μεγαλύτερη επικινδυνότητα περιλαμβάνονται:
Κατασκευές που είναι καθαρά ψηλότερες από τις άλλες που βρίσκονται στον περιβάλλοντα χώρο όπως είναι τα υψηλά κτίρια, οι πυλώνες, οι υδατόπυργοι, τα κωδωνοστάσια των εκκλησιών, οι φάροι, οι καπνοδόχοι των εργοστασίων κ.λπ.
Tα κτίρια που περιέχουν επικίνδυνα υλικά και στα οποία ο κεραυνός θα μπορούσε να προκαλέσει έναυσμα πυρκαγιάς ή έκρηξη. Σ’ αυτά τα κτίρια περιλαμβάνονται οι αποθήκες υδρογονανθράκων, τα χημικά εργοστάσια, τα πυριτιδοποιεία κτλ.
Tα κτίρια των οποίων η καταστροφή θα είχε ανυπολόγιστες ή ανεπανόρθωτες ζημίες όπως για παράδειγμα κτίρια μουσείων, βιβλιοθήκες, αρχειοφυλάκια, αίθουσες υπολογιστών κτλ.
Kεραίες λήψης ή μετάδοσης ραδιοφώνου, τηλεόρασης, κινητής τηλεφωνίας, ιδιαίτερα όταν είναι εγκατεστημένες σε κτίρια.
Ειδική κατηγορία αποτελούν τα μεταλλικά κτίρια.
Αντικεραυνική προστασία μεταλλικών κτιρίων
Λόγω των εκτεταμένων ζημιών (οι οποίες έφταναν μέχρι και την ολική κατάρρευση των οροφών) από κεραυνοπληξίες, οι οποίες έχουν καταγραφεί πανευρωπαϊκά τα τελευταία 25 χρόνια στις μεταλλικές οροφές κτιρίων, στη Γερμανία διεξήχθησαν εκτεταμένες έρευνες. Οι έρευνες αυτές έδειξαν ότι οι εκτεταμένες ζημιές οφείλονται στο ηλεκτροϋδραυλικό φαινόμενο, το οποίο αρχίζει να εξελίσσεται την στιγμή της κεραυνοπληξίας
Συγκεκριμένα το κεραυνικό ρεύμα διέρχεται μεταξύ της μεταλλικής επιφάνειας της οροφής του κτιρίου και της μάζας του στρώματος του συσσωρευμένου ή αποστραγγιζομένου, λόγω της βροχόπτωσης νερού.
Λόγω της μεγάλης θερμοκρασίας, την οποία προκαλεί η ροή του κεραυνικού ρεύματος, το νερό εξαχνώνεται, δημιουργώντας ένα ταχύτατα (7.000 m/s) εξαπλούμενο ωστικό κύμα, η πίεση του οποίου μπορεί να φτάσει και τα 10.000 bar. Η πίεση αυτή εφαρμόζεται ακτινικά επάνω στην μεταλλική οροφή σε διεύθυνση κάθετη προς την διεύθυνση ροής του ρεύματος.
Η τιμή της πιέσεως είναι ευθέως ανάλογη με την κλίση του μετώπου (di/dt) του ρεύματος και αντιστρόφως ανάλογη με την απόσταση από τον δίαυλο ροής του ρεύματος, δηλ. μειώνεται όσο απομακρύνεται το ωστικό κύμα από τον δίαυλο ροής του ρεύματος. Η διάρκεια του φαινομένου είναι ευθέως ανάλογη με την διαδρομή την οποία θα διατρέξει το κεραυνικό ρεύμα προτού αποχετευτεί στη γείωση.
Σημαντική παρατήρηση: Ανεξαρτήτως χρήσεως των κτιρίων, επικινδυνότητας των προϊόντων και πάχους ελασμάτων, τα μεταλλικά κτίρια πρέπει να έχουν πάντα σύστημα αντικεραυνικής προστασίας.
Μέτρα προστασίας εργαζομένων από κεραυνούς
Οι κεραυνοί μπορούν να βλάψουν σοβαρά ή να σκοτώσουν τους εργαζομένους των οποίων οι εργασίες γίνονται σε υπαίθριους χώρους. Η αστραπή συχνά παραβλέπεται ως επαγγελματικός κίνδυνος, αλλά οι εργοδότες χρειάζονται ευαισθητοποίηση σχετικά με τους κινδύνους αστραπής για την ασφάλεια των εργαζομένων τους.
Στο παρόν ενημερωτικό δελτίο, παρέχονται στους εργοδότες και τους εργαζόμενους σε εξωτερικούς χώρους εργασίας συστάσεις για την ασφάλεια των εργαζομένων από κεραυνούς. Πρέπει να λαμβάνονται προφυλάξεις για την πρόληψη της έκθεσης των εργαζομένων σε κεραυνούς.
- Οι εργοδότες θα πρέπει να αναγνωρίζουν την αστραπή ως επαγγελματικό κίνδυνο.
- Οι Μηχανικοί – Εργοδηγοί και οι εργαζόμενοι στα υπαίθρια εργοτάξια πρέπει να πάρουν την ασφάλεια αστραπής σοβαρά.
Οι εργαζόμενοι των οποίων οι εργασίες περιλαμβάνουν εργασία σε εξωτερικούς χώρους, πάνω ή κοντά σε ψηλά κτίρια ή κατασκευές, ή κοντά σε αγώγιμα υλικά (π.χ. μέταλλο) έχουν σημαντική έκθεση σε κινδύνους αστραπής.
Οι δραστηριότητες των εργαζομένων που διατρέχουν υψηλότερο κίνδυνο από κεραυνούς περιλαμβάνουν:
- Εργασίες ανέγερση μεταλλικών κτιρίων
- Κατασκευή (π.χ. σκαλωσιές, πυλώνες κ.λπ.)
- Συντήρηση ψηλών ή μεμονωμένων κτιρίων
- Εργασία σε στύλους μεταφοράς Ηλεκτρικής ενέργειας & τηλεπικοινωνίας
- Εργασία σε υδραυλικά και σωληνώσεις
Πολλά θύματα αστραπής είναι έξω, κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας και επειδή δεν ενήργησε αμέσως για να φτάσετε σε ένα ασφαλές μέρος, ή επέστρεψαν έξω πολύ σύντομα μετά από μια καταιγίδα χωρίς να έχουν περάσει τουλάχιστον 30 λεπτά.
Εάν εμφανιστούν σημάδια καταιγίδας που πλησιάζουν, οι εργαζόμενοι δεν θα πρέπει να ξεκινήσουν οποιαδήποτε εργασία δεν μπορούν να σταματήσουν γρήγορα.
Σημαντική επισήμανση: με την πρώτη ένδειξη προσέγγισης καταιγίδας, με ή χωρίς βροχή, εάν ακούσετε βροντές, βρίσκεστε σε άμεση έκταση αστραπής και πρέπει να τηρούνται οι ανάλογες προφυλάξεις που αναφέρονται στο Παράρτημα Ι
Ο κατάλληλος σχεδιασμός και οι ασφαλείς πρακτικές μπορούν εύκολα να αυξήσουν την ασφάλεια αστραπής κατά την εργασία σε εξωτερικούς χώρους. Οι εργοδότες αλλά και οι μηχανικοί – εργοδηγοί, θα πρέπει να γνωρίζουν και να ενημερώνουν τους εργαζόμενους σε ποια κτίρια να πάνε αφού ακούσουν βροντή ή δουν αστραπές. Συνιστάται η αναζήτηση πλήρως κλειστών κτιρίων με ηλεκτρική καλωδίωση και υδραυλικά. Παραμείνετε στο καταφύγιο για τουλάχιστον 30 λεπτά αφού ακούσετε τον τελευταίο ήχο του κεραυνού.
- Ενημερώστε τους μηχανικούς – εργοδηγούς και τους εργαζομένους να μην ξεκινήσουν κάποια εργασία αφού ακούσουν κεραυνούς, δούν αστραπές ή αντιλαμβάνονται σημάδια προσέγγισης καταιγίδων.
- Υποδείξτε τον τρόπο με τον οποίο οι εργαζόμενοι ειδοποιούνται σχετικά με προειδοποιήσεις ασφάλειας έναντι κεραυνού.
- Προσδιορισμός τοποθεσιών και απαιτήσεων για ασφαλή καταφύγια.
- Υποδείξτε τους χρόνους απόκρισης που είναι απαραίτητοι για όλους τους εργαζόμενους να φτάσουν σε ασφαλή καταφύγια.
- Καθορίστε προσεγγίσεις για τον καθορισμό του, πότε θα ανασταλούν οι υπαίθριες εργασίας και πότε θα συνεχιστούν.
- Να ληφθεί υπόψη ο χρόνος που απαιτείται για την ασφάλεια των εργαζομένων.
ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ Ι
Αν είστε σπίτι
- Μη χρησιμοποιείτε τηλέφωνο με καλώδιο για τις τηλεφωνικές συνομιλίες. Κινητά και ασύρματα θεωρούνται ασφαλή.
- Αποσυνδέστε τις ηλεκτρονικές συσκευές πριν την έναρξη της καταιγίδας.
- Μην ανοίγετε τις βρύσες, μην πλένετε τα χέρια σας, μην κάνετε μπάνιο, μην πλένετε ρούχα και πιάτα.
- Μείνετε μακριά από τα παράθυρα. Μην ακουμπάτε στους τοίχους.
Αν είστε σε ανοικτό χώρο και δεν υπάρχει δυνατότητα να μεταβείτε σε κάποιον ασφαλή χώρο τότε:
- Αν αισθάνεστε τις άκρες των μαλλιών να ανασηκώνονται σημαίνει ότι πρόκειται να χτυπήσει αστραπή. Κάντε τον εαυτό σας το μικρότερο δυνατό στόχο και ελαχιστοποιήστε την επαφή με το έδαφος. Μην στέκεστε όρθιοι. Μείνετε χαμηλά στο έδαφος στα μήλα των ποδιών σας. Τοποθετήστε τα χέρια πάνω από τα αυτιά σας (για να προστατευθείτε από το δυνατό θόρυβο του κεραυνού) και το κεφάλι κοντά στα γόνατα. Κλείστε τα μάτια.
- Μην ξαπλώσετε και μην ακουμπήσετε τα χέρια σας στο έδαφος.
- Μην κρατάτε ομπρέλα και απαλλαγείτε από τα μεταλλικά αντικείμενα που φέρετε πάνω σας και προεξέχουν υψηλότερα από το σώμα σας.
Αν είστε σε εξωτερικό χώρο
- Αναζητήστε προστασία σε κλειστό χώρο (σπίτι, υπόγειο χώρο, μετρό, τούνελ, σπήλαιο)
- Αποφύγετε πισίνες, λίμνες, παραλίες, ανοικτές βάρκες (χωρίς κατάρτι) και αν κολυμπάτε, βγείτε έξω από το νερό.
- Μην αναζητήσετε καταφύγιο κάτω από δέντρο και γενικά αποφύγετε τα ψηλά αντικείμενα (κολώνες κλπ)
- Μην είστε κοντά σε σιδηροδρομικές γραμμές και μεταλλικές περιφράξεις.
- Αποφύγετε οχήματα ανοιχτά ή με μη-μεταλλική οροφή (αυτοκινητάκια του γκολφ, μηχανάκια, ποδήλατα)
- Αποφύγετε τους λόφους, βουνά, ταράτσες κτιρίων. Αν είστε σε μεγάλο υψόμετρο κατεβείτε όσο το δυνατόν σε πιο χαμηλό.
- Μείνετε μέσα σε ένα κλειστό όχημα με μεταλλική οροφή (αυτοκίνητο, τρένο, λεωφορεία) με κλειστά παράθυρα και πόρτες και χωρίς να αγγίζετε τα μεταλλικά του μέρη.
- Αποφύγετε τα μικρά απροστάτευτα κτίρια, αχυρώνες, υπόστεγα, σκηνές, προσωρινά καταφύγια και τους υπαίθριους ανοικτούς χώρους όπως υπαίθρια parking κλπ.
