Sét là gì ?
- Sét (hay còn gọi là sự phóng điện giông) là một nguồn điện từ mạnh phổ biến nhất xảy ra trong tự nhiên. Nó là một dạng phóng điện tia lửa trong không khí với khoảng cách rất lớn.
- Quá trình phóng điện có thể xảy ra trong đám mây giông, giữa các đám mây với nhau và giữa đám mây với đất.
- Sét thường rất nguy hiểm. Hàng năm nó cướp đi sinh mạng của hàng ngàn người trên thế giới. Sét còn là một trong những nguyên nhân gây cháy rừng ở các nước.
Nguyên nhân hình thành sét
- Trong những năm qua, cứ mỗi khi mùa mưa đến, ngoài việc chuẩn bị các biện pháp phòng chống bão lụt chúng ta còn phải quan tâm đến một hiện tượng thiên nhiên khác có tác hại nghiêm trọng đến cơ sở vật chất và con người - đó là dông sét.
- Có thể hiểu nôm na rằng sét là sự phóng điện giữa đám mây dông và một điểm nào đó trên mặt đất khi điện trường khí quyển đạt đến một giá trị tới hạn.
- Việt Nam thuộc vùng khí hậu nhiệt đới nên dòng điện sét thường rất lớn khoảng 30kA, do đó nếu một công trình nào đó bị sét đánh thì phần kiến trúc của công trình đó có thể bị phá vỡ do ảnh hưởng của áp suất và nhiệt độ phát tán cao, các thiết bị điện trong công trình có thể bị hỏng do trường điện từ của dòng sét cảm ứng và con người có thể bị tổn thương nếu ở gần điểm phóng điện sét.
Cơ chế hình thành
+ Dông là hiện tượng khí quyển liên quan với sự phát triển mạnh mẽ của đối lưu nhiệt và các nhiễu động khí quyển, nó thường xảy ra vào mùa hè là thời điểm mà sự trao đổi nhiệt giữa mặt đất và không khí rất lớn. Những luồng không khí nóng mang theo hơi nước bay lên đến một độ cao nào đấy và nguội dần, lúc đó hơi nước tạo thành những giọt nước nhỏ hay gọi là tinh thể băng chúng tích tụ trong không gian dưới dạng những đám mây.
+ Trái đất càng bị nóng thì không khí nóng càng bay lên cao hơn, mây càng dày hơn đến một lúc nào đó thì các tinh thể băng trong mây sẽ lớn dần và rơi xuống thành mưa. Mây càng dày thì màu của nó càng đen hơn. Sự va chạm của các luồng khí nóng đi lên và các tinh thể băng đi xuống trong đám mây sẽ làm xuất hiện các điện tích mà ta gọi là đám mây bị phân cực điện hay đám mây tích điện, Các phần tử điện tích âm có khối lượng lớn nên nằm dưới đáy đám mây còn các phần tử điện tích dương nhẹ hơn nên bị đẩy lên phần trên của đám mây.
+ Như vậy trong bản thân đám mây đã hình thành một điện trường cục bộ của một lưỡng cực điện và dưới tác dụng của điện trường cục bộ này các phần tử sẽ di chuyển nhanh hơn, điện tích được tạo ra nhiều hơn và điện trường càng mạnh hơn. Quá trình này tiếp diễn cho đến lúc điện trường đạt giá trị tới hạn và gây ra phóng điện nội bộ trong đám mây mà ta gọi là chớp.
+ Ngoài ra khoảng không gian bên dưới đám mây thường có một lớp điện tích dương gọi là điện tích không gian vì vậy giữa phần đáy đám mây mang điện âm và lớp điện tích dương này lại hình thành một điện trường riêng và chính điện trường này làm phát sinh một tia sét ban đầu gọi là dòng tiên đạo di chuyển xuống đất với tốc độ khoảng 150km/s.
+ Trong quá trình phát triển xuống đất, dòng tiên đạo mang theo một điện thế rất lớn sẽ ion hoá lớp không khí trên đường đi của nó, nơi nào có cách điện không khí yếu thì dòng tiên đạo sẽ phát triển về hướng đó vì vậy ta thấy dòng tia sét đi xuống không phải là đường thẳng mà thường có dạng ngoằn ngoèo, phân nhánh. Ngoài ra do hiệu ứng cảm ứng điện nên phần mặt đất nằm bên dưới đám mây dông sẽ mang một lượng điện dương. Lượng điện này sẽ phân bố trên các vật có khả năng dẫn điện như nhà cửa, cây cối, công trình, trụ điện, tháp anten......, vật nào dẫn điện càng tốt thì điện tích phân bố trên vật đó càng lớn và điện trường của nó càng mạnh so với các vật xung quanh.
+ Vì vậy, khi dòng tiên đạo phát triển xuống gần mặt đất thì nó sẽ chọn vật có điện trường mạnh nhất để đánh vào mà ta gọi là phóng điện sét, nơi tiếp xúc của chúng gọi là kênh sét. Đây là thời điểm trao đổi điện tích giữa đám mây và mặt đất được gọi là giai đoạn trung hoà điện tích, dòng điện trong kênh sét lúc này rất lớn có thể đến 200kA nên bị nóng lên rất mạnh khoảng 20.000oC và do đó ta thấy nó sáng chói lên (cũng được gọi là chớp). Dưới tác dụng của nhiệt độ này, lớp không khí chung quanh kênh sét bị giãn nở mạnh gây ra tiếng nổ lớn mà ta gọi là sấm. Do ánh sáng có vận tốc lớn hàng triệu lần so với âm thanh nên ta thấy ánh chớp trước rồi sau đó một lúc mới nghe thấy tiếng sấm.
Tác hại của Sét
1. Tác hại khi sét đánh trực tiếp
- Do năng lượng của sét rất lớn khi đối tượng bị đánh trúng trực tiếp có thể bị ảnh hưởng đến độ bền cơ khí, cơ học của các thiết bị, nó có thể trực tiếp phá hủy đối tượng, gây cháy nỗ thiệt hại tài sản củng như tính mạng của con người:
+ Biên độ dòng sét ảnh hưởng vấn đề quá điện áp xung và ảnh hưởng đến độ bền cơ khí của các thiết bị
+ Thời gian xung sét ảnh hưởng đến vấn đề quá điện áp xung trên các thiết bị.
+ Thời gian tồn tại của xung sét thì ảnh hưởng đến độ bền cơ học của các thiết bị hay công trình bị sét đánh.
+ Ngoài ra, khả năng cháy nổ cũng xảy ra rất cao đôi với công trình bị sét đánh trực tiếp.
2. Ảnh hưởng của xung xét lan truyền.
- Khi xảy ra phóng điện sét sẽ gây nên một sóng điện từ tỏa ra xung quanh với tốc độ rất lớn, trong không khí tốc độ của nó tương đương tốc độ ánh sáng.
- Sóng điện từ truyền vào công trình theo các đường dây điện lực, thông tin… gây quá điện áp tác dụng lên các thiết bị trong công trình, gây hư hỏng đặc biệt đôi với các thiết bị nhạy cảm: thiết bị điện tử, máy tính cũng như mạng máy tính …
- Các tia sét được biết đến là nguyên nhân chủ yếu gây ra các xung quá điện áp.
- Một lưu ý quan trọng là tia sét không cần phải đánh trực tiếp lên đường dây nguồn mới gây ra hư hỏng, một tia sét đánh cách xa vài trăm mét cũng có thể gây ra những xung cảm ứng lan truyền lớn có khả năng phá hủy, hoặc thậm chí phá hủy đường cáp ngầm lân cận.
- Ngoài ra còn do một số nguyên nhân khác như: do chuyển mạch nguồn, hay do dòng khởi động của động cơ điện tạo ra các xung quá điện áp cảm ứng phá hủy các đường dây lân cận. Do đó việc lắp đặt thiết bị chống sét lan truyền cũng không kém phần quan trọng so với chống sét trực tiếp.
Giải pháp phòng chống sét
- Ở đây chúng ta cần phân biệt các loại sét khác nhau như sét đánh trực tiếp, sét đánh gián tiếp, sét cảm ứng.
+ Sét đánh trực tiếp là sét đánh thẳng vào nhà cửa công trình hoặc đánh vào bồn nước kim loại hay trụ anten nằm trên công trình đó, đánh vào cây cối, đánh vào người đang di chuyển khi đang có dông .....Đây là loại sét nguy hiểm nhất vì nó có thể gây thiệt hại nặng nề cho công trình hoặc gây chết người.
+ Sét đánh gián tiếp là sét đánh vào đường dây điện thoại, đường dây tải điện cao thế hoặc hạ thế ở một nơi nào đó rồi theo đường dây truyền vào công trình làm hư hỏng thiết bị điện đang sử dụng. Chúng ta thường thấy hiện tượng bóng đèn, điện thoại, TV, tủ lạnh .... bị cháy hoặc người đang gọi điện thoại bị điện giật mạnh sau một cơn dông sét tất cả là do ảnh hưởng của loại sét này. - Sét cảm ứng bao gồm cảm ứng tĩnh điện và cảm ứng điện từ.
+ Sét cảm ứng tĩnh điện thường chỉ nguy hiểm cho các công trình có chứa chất dễ cháy nổ như xăng dầu, khí đốt do tác động của phóng điện thứ cấp còn sét cảm ứng điện từ chỉ nguy hiểm đối với các thiết bị hiện đại dùng các linh kiện điện tử nhạy với xung điện trong các công trình bưu điện, viễn thông, phát thanh truyền hình.
Blogger Comment
Facebook Comment