Vì sao lại có sấm sét?

Trong cơn mưa dông do có gió mạnh xáo trộn các đám mây, làm cho các đám mây tích điện. Khi hai đám mây tích điện trái dấu lại gần nhau, hiệu điện thế giữa chúng có thể lên tới hàng trăm triệu von. Dòng điện cũng đạt tới vài vạn ampe, nhiệt độ ở giữa nơi phóng điện cũng đạt tới vài vạn độC. Người ta đã từng ví, cơn dông như một nhà máy điện có công suất khoảng vài trăm MW với điện thế lên tới hàng tỷ V, nguồn điện của một tia sét xuất hiện trong cơn dông có thể dùng để thắp sáng bóng đèn 100W trong vòng 3 tháng.

Giữa hai đám mây có hiện tượng phóng tia lửa điện và ta trông thấy một tia chớp. Vài giây sau ta mới nghe thấy tiếng nổ, đó là “sấm” (vận tốc của ánh sáng nhanh hơn vận tốc của tiếng động nên ta trông thấy tia chớp trước). Nếu có đám mây dông tích điện đi gần mặt đất tới những khu vực trống trải, gặp một vật có độ cao như cây cối, người cầm cuốc xẻng... thì sẽ có hiện tượng phóng tia lửa điện giữa đám mây và mặt đất. Đó là hiện tượng sét đánh. Với cường độ mạnh như vậy, dông sét là một trong số những hiểm họa thiên tai vô cùng nguy hiểm đối với tính mạng con người và gây ra những thiệt hại rất lớn về tài sản vật chất.

Vì sao nhà cao tầng phải lắp cột thu lôi?

Để bảo vệ các toà nhà khỏi bị sét đánh, trên hầu hết nhiều các công trình kiến trúc cao đều có lắp cột thu lôi. Cột thu lôi được phát minh vào năm 1752 bởi nhà khoa học người Mỹ tên là Franklin. Cột thu lôi “tránh sét” như thế nào?

Thực ra, cột thu lôi không hề tránh sét mà là lợi dụng vị trí trên cao nhằm thu sét vào mình rồi truyền xuống đất, đem lại sự an toàn cho các vật khác. Cột thu lôi do ba bộ phận cấu thành là cột thu lôi trực tiếp, dây dẫn xuống dưới và thiết bị tiếp đất. Mỗi bộ phận đều phải có điện trở rất nhỏ, mặt cắt phải đạt tới mức độ nhất định để chịu được dòng điện cực lớn khi sét đánh qua. Cột thu trực tiếp thường là miếng gang tròn hoặc ống gang mạ kẽm có đường kín lớn hơn 4cm và dài khoảng trên 2m, nó phải được lắp đặt trên nóc các toà nhà cao tầng hoặc trên đỉnh ống khói. Dây tiếp đất nối liền cột thu lôi trực tiếp với thiết bị tiếp đất, có thể làm bằng dây sắt mạ kẽm hoặc thanh sắt nhỏ. Thiết bị tiếp đất phải được chôn ở một độ sâu nhất định dưới lòng đất và phải tiếp xúc tốt với mặt đất để dẫn dòng điện khi bị sét đánh. Cũng có thể sử dụng cực tiếp đất tự nhiên như ống nước máy, ống nước thải… để làm thiết bị tiếp đất.

Ngoài ra, khi chớp có mang dòng điện tiếp cận với các công trình kiến trúc cao tầng hoặc các thiết bị, điện tích mà chúng cảm ứng sẽ men theo đỉnh cột thu lôi và tiếp tục phóng điện ở đầu nhọn để trung hoà với sét. Vì thế mà dùng cột thu lôi có thể tránh được sét.

Cột thu lôi được lắp như thế nào?

Cột thu lôi lắp càng cao càng tốt, lắp càng cao, phạm vi bảo vệ công trình càng lớn. Nhưng cũng không được quá cao, vì nếu lắp cao quá, độ chắc chắn của cột thu lôi sẽ không đảm bảo, khi gặp gió lớn có thể sẽ bị nghiêng hoặc đổ, làm mất tác dụng của cột thu lôi. Ở những nơi trống trải hay xảy ra sét đánh thì phải trồng cột thu lôi. Người ta dùng một cột gỗ hoặc cột xi măng cao chừng 5 - 6 m. Trên đỉnh cột hàn một thanh sắt đầu nhọn hướng lên trời. Phần đuôi thanh sắt hàn dây nối đất (dùng sắt phi 0,04) theo lý thuyết thì một cột thu lôi có thể bảo vệ được một khoảng không gian bằng hình nón có bán kính đáy bằng chiều cao của cột. Nơi có nhiều sét nên trồng một hệ thống cột thu lôi, mỗi cột cách nhau chừng 20 - 30 m.

Một điều chúng ta cần đặc biệt lưu ý, vào những ngày trời có sấm sét, người đi đường tuyệt đối không nên trú dưới các gốc cây to. Bởi vì, khi sét phóng điện xuống mặt đất, các cây cao hơn mặt đất sẽ là đường dẫn điện tốt nhất. Nếu trú mưa dưới những gốc cây đó nhiều khả năng sẽ bị sét đánh và điều này rất nguy hiểm đến tính mạng.