Blitzschutz

Der beste persönliche Schutz vor Blitzen besteht darin, auf das Vorhandensein einer Gefahr aufmerksam zu sein und dann vernünftige Vorsichtsmaßnahmen zu treffen, z. B. in einem Haus oder Gebäude oder in einem Auto, in dem man von Metall umgeben ist (aber nicht mit Metall in Kontakt kommt). Den Menschen wird empfohlen, sich von Außentüren und Fenstern fernzuhalten und nicht mit elektrischen Geräten wie einem Telefon oder anderen an das Sanitärsystem angeschlossenen Geräten in Kontakt zu kommen. Wenn sie im Freien gefangen werden, wird empfohlen, isolierte Bäume oder andere Objekte, die bevorzugte Ziele sind, zu meiden und niedrig zu halten, um sowohl die Höhe als auch den Bodenkontakt zu minimieren (dh sich zu ducken, aber nicht hinzulegen). Schwimmbäder sind während eines Gewitters nicht sicher, da Wasser ein guter Stromleiter ist und daher die Fläche des “Bodenkontakts” im Pool effektiv stark vervielfacht.

Die Häufigkeit, mit der Blitze ein Gebäude in einer bestimmten Region direkt treffen, kann anhand der Größe des Gebäudes und der durchschnittlichen Anzahl der in der Region auftretenden Schläge geschätzt werden. Wenn ein Gebäude getroffen wird, wenn ein abgestufter Anführer innerhalb von 10 Metern (33 Fuß) von der Außenseite des Gebäudes kommt, dann hat ein Gebäude, das 12 Meter (39 Fuß) breit und 16 Meter (52 Fuß) lang ist (eine Fläche von 192 Quadratmetern oder etwa 2.000 Quadratfuß), eine effektive Schlagzone von 32 Metern mal 36 Metern (eine Fläche von 1.152 Quadratmetern oder 12.400 Quadratfuß). In einer Region, in der durchschnittlich drei Blitzeinschläge von Wolke zu Boden pro Quadratkilometer pro Jahr auftreten, wird ein solches Gebäude durchschnittlich 0,0035 Direkteinschläge pro Jahr oder etwa alle 290 Jahre einen Schlag erleiden (1.152 Quadratmeter × 3 Blitze pro Quadratkilometer × 10-6 Meter pro Quadratkilometer). In einer Region, in der es im Jahresdurchschnitt fünf Streiks pro Quadratkilometer gibt, wird dasselbe Gebäude durchschnittlich 0,0058 direkte Streiks pro Jahr oder etwa alle 174 Jahre einen Streik erleiden. Diese Berechnungen zeigen, dass für das zweite Beispiel jedes Jahr durchschnittlich eines von 174 Gebäuden ähnlicher Größe in dieser Region direkt vom Blitz getroffen wird.

Bauwerke können vor Blitzen geschützt werden, indem entweder der Strom entlang der Außenseite des Gebäudes in den Boden geleitet wird oder indem das Gebäude vor Schäden durch transiente Ströme und Spannungen durch einen Schlag geschützt wird. Viele Gebäude beschränken den Weg von Blitzströmen und -spannungen durch Blitzableiter oder Luftanschlüsse und Leiter, die den Strom in ein Erdungssystem leiten. Wenn sich ein Blitzleiter dem Gebäude nähert, leitet der Blitzableiter eine Entladung ein, die sich nach oben bewegt und mit ihm verbindet, wodurch der Befestigungspunkt des Blitzes am Gebäude gesteuert wird. Ein Blitzableiter funktioniert nur, wenn ein Blitzeinschlag in unmittelbarer Nähe bereits immanent ist und somit nicht wesentlich mehr Licht ins Gebäude zieht. Die Abwärtsleiter und das Erdungssystem leiten den Strom in den Boden und minimieren gleichzeitig die Beschädigung der Struktur. Um Seitenblitze zu minimieren, sollte der Erdungswiderstand so gering wie möglich gehalten werden, und die Geometrie sollte so angeordnet sein, dass der Oberflächenzusammenbruch minimiert wird. Oberleitungen und geerdete vertikale Kegel können auch verwendet werden, um einen kegelförmigen Blitzschutzbereich bereitzustellen. Solche Systeme sind am effizientesten, wenn ihre Höhe 30 Meter (98 Fuß) oder weniger beträgt.

Der Schutz des Inhalts einer Struktur kann durch die Verwendung von Blitzableitern verbessert werden, um transiente Ströme und Spannungen zu reduzieren, die durch die Entladung verursacht werden können und sich als Wanderwellen auf Strom- oder Telefondrähten, die der Außenumgebung ausgesetzt sind, in die Struktur ausbreiten können. Der effektivste Schutz für komplexe Strukturen ist die topologische Abschirmung. Diese Form des Schutzes reduziert Spannungs- und Leistungsmengen auf jeder Ebene eines Systems aufeinanderfolgender verschachtelter Abschirmungen. Die teilweisen metallischen Abschirmungen sind isoliert, und die Innenfläche jedes ist mit der Außenfläche des nächsten geerdet. Stromstöße entlang von Drähten, die in die Struktur gelangen, werden durch Ableiter oder Übergangsschutzvorrichtungen auf die Außenfläche jeder Abschirmung abgelenkt, während sie sich durch die Reihe bewegen, und werden somit schrittweise abgeschwächt.

E. Philip Krider