تعريف مانعة الصواعق
مانعة الصواعق هي عبارة عن نظام لحماية المبنى من ضربات الصواعق المباشرة، بالنسبة لمانعة الصواعق، فهي لا تمنع الصواعق من ضرب المبنى، بل تقوم باعتراضها وتوفّر مساراً موصلاً لتفريغ التيار الكهربائي الذي ينتج عن الصاعقة، لتعمل على تشتيت الطاقة الكهربائية إلى الأرض، ومن المهم جداً توصيل مانعة الصواعق بالطريقة الصحيحة لمنع حدوث أي انتقال من طاقة الصاعقة والمبنى قد تؤدي إلى تلف الأنظمة الكهربائية وخطوط الاتصالات والتسبب في حدوث الحرائق، كما قد تكون هناك حاجة إلى نظام حماية لأنابيب الغاز داخل المبنى.
بما أن الصواعق تميل إلى ضرب أعلى مبنى أو هيكل في المنطقة التي تضرب بها، عادة ما تُثبّت مانعة الصواعق في أعلى قمة للمبنى أو الهيكل، وتكون متصلة بالأرض بوساطة كوابل ذات مقاومة منخفضة، ويتم استخدام التربة كأرضية لتفريغ الطاقة الكهربائية الناتجة عن الصاعقة، بينهما في السفن يتم استخدام الماء لتفريغها.
تكون الكوابل المُستخدمة لتوصيل مانعة الصواعق بالأرض ذات مقاومة منخفضة؛ لأن التيار الكهربائي يتدفق من خلال الأجسام ذات المقاومة الأقل، وفي حال عدم وجود مانعة الصواعق، فإن المقاومة العالية للمواد غير الموصلة للتيار الكهربائي هي السبب في تسخينها عندما تضربها الصاعقة، ويتسبب هذا الأمر في اشتعال الحريق الذي قد لا تحمد عواقبه.
في المباني والهياكل التي يقل ارتفاعها عن 30 متراً، توفّر مانعة الصواعق حماية للمبنى على شكل مخروط تكون قمته هي قمة عمود مانعة الصواعق، ويكون نصف قطر المحيط من ناحية الأرض مساوية لارتفاعه فوق سطح الأرض تقريباً.
مبدأ عمل مانعة الصواعق
تكون مانعة الصواعق مثبتة في أعلى نقطة في المبنى، ومن أجل أن تعمل على تفريغ طاقة الصاعقة الكهربائية عندما تضربها، يكون عمود مانعة الصواعق ذا الرأس المدبب مصنوعاً من المعدن الموصل بشكل ممتاز للطاقة الكهربائية، ويكون متصلاً بنظام تأريض ذي مقاومة منخفضة أقل من 10 أوم، حيث يتبدد تفريغ الصاعقة.
وعند حدوث عاصفة، يحدث فرق الجهد العالي بين السحابة والأرض بسبب العدد الكبير من الشحنات الكهربائية الموجودة في قاعدة السحابة، يكون الجهد العالي هو الدافع لبدء ضربة الصاعقة التي تنتقل عبر الهواء العازل إلى سطح الأرض أو المبنى الأقرب لها.
عندما تصل الطاقة الكهربائية الناتجة من الصاعقة إلى رأس عمود مانعة الصواعق- الذي سيكون أعلى نقطة في المبنى- سيبدأ التفريغ الكهربائي من السحابة إلى العمود، وبما أن العمود متصل مع الأرض عن طريق الأسلاك ذات المقاومة المنخفضة للغاية، فإن التيار سيتدفق من خلال الأسلاك التي تكون مقاومتها أقل من مقاومة المبنى إلى الأرض.
اختراع مانعة الصواعق
اختُرع مانعة الصواعق العالم والمخترع الأمريكي بنجامين فرانكلين في عام 1749 كانت تعرف قديماً أيضاً باسم جاذبة البرق أو عمود فرانكلين نسبة إلى اسم مخترعها، وكان اختراعه نتيجة أبحاثه في مجال الكهرباء، حيث رغب فرانكلين في إثبات أن البرق هو عبارة عن كهرباء، كان يبحث في طريقة لحماية المباني والأشخاص من ضربات الصواعق، حتّى لاحظ أن إبرة حديدية حادة يمكنها توصيل الكهرباء بعيداً عن كرة معدنية مشحونة.
كانت هذه الملاحظة هي الإلهام لفِكرته بأن استخدام عمود معدني مرتفع متصل بالأرض يساعد على تفريغ الكهرباء من السحابة إلى الأرض، لاحقاً، تطورت هذه الفكرة إلى اختراعه لمانعة الصواعق التي تُستخدم في غالبية المباني المرتفعة في أيامنا هذه.
مخاطر ضربات الصواعق
تتسبب ضربات الصواعق بالعديد من المخاطر المختلفة في حال عدم منعها من قِبل مانعة الصواعق، ومن هذه المخاطر:
تحدث المخاطر الحرارية بسبب ارتفاع درجة الحرارة التي تصل إليها المادة التي يتدفق التيار الكهربائي خلالها، وقد تصل إلى 20,000 درجة مئوية، تسبب درجات الحرارة المماثلة ضرراً كبيراً للأجسام التي تتعرض لها، وقد تسبب حدوث حريق في حال كانت هذه الأجسام قابلة للاشتعال.
تؤثر المخاطر الفسيولوجية بشكل أساسي على الإنسان والكائنات الحية الأخرى، وتحدث نتيجة ل فرق الجهد المرتفع بشكل كبير، يضر هذا الأمر بأجسام الكائنات الحية وقد يصل للوفاة.
