ما هو مانع الصواعق وكيف يعمل

قد تؤدي الصواعق إلى أضرارٍ ماديةٍ كبيرةٍ ومكلفةٍ للغاية، ناهيك عن أضرارها المحتملة على البشر، فقد سبق وتسببت بحالاتٍ من الوفيات، ومن الطبيعي مع وجود كل هذه المخاطر أن تتواجد تقنياتٌ وابتكاراتٌ للحماية من مخاطر الصواعق الطبيعية، وبالفعل؛ فإنّ مانع الصواعق كان الحل والجواب.

مانع الصواعق هو قضيبٌ معدنيٌّ (عادةً من النحاس) يحمي البناء الذي يتواجد عليه من أضرار البرق والصواعق عن طريق اعتراضها وتوجيه تياراتها وتشتيتها في الأرض، ولأن الصواعق تميل إلى ضرب أعلى شيءٍ في المنطقة عادةً ما يتم وضع الموانع على قمة المباني وعلى طول أطرافها بحيث يتم توصيلها بالأرض بواسطة كبلاتٍ مقاومة منخفضة، وفي حالة المباني بشكلٍ خاص فيتم اعتبار التربة على أنها الأرض للمانع، وبالنسبة للسفن يتم الاعتماد على المياه.

يوفر مانع الصواعق وموصلات التأريض المرتبطة به الحماية من ضربات البرق؛ ذلك أنّها تحرف التيار عن الأجزاء غير الموصلة للبناء أو الهيكل المحمي، مما يسمح له باتباع المسار الأقل مقاومةً ويمر بطريقةٍ غير ضارةٍ عبر المانع والكابلات.

إن الموانع تقدم حمايةً عاليةً للمواد غير الموصلة التي تسخن بمرور التيار الكهربائي عبرها مما يؤدي إلى نشوب حريقٍ وأضرارٍ أخرى.

في الهياكل التي يقل ارتفاعها عن 30 مترًا (حوالي 100 قدم) يوفر مانع الصواعق مخروطًا من الحماية تمتد بما يعادل ارتفاعه عن الأرض، أما في المباني الأطول تمتد منطقة الحماية على بعد حوالي 30 مترًا فقط من قاعدة الهيكل.

نستطيع أن نتحدث باختصارٍ قدر الإمكان عن طريقة عمل موانع الصواغق، بالقول أنها محطةٌ هوائيةٌ توفر حمايةً خارجيةً للمبنى أو الهيكل من تأثيرات الصواعق المباشرة، ولحدوث ذلك يجب تثبيت قضيب البرق دائمًا على أعلى نقطةٍ في المبنى أو الهيكل الذي نحتاج إلى حمايته وسيكون بدوره مسؤولًا عن التقاط البرق والصواعق عند وصولها إلى الأرض وإدارتها بأمانٍ.

من أجل التقاط هذا التفريغ من الصواعق، يحتوي قضيب البرق على طرف وجسم معدني متصلان بواسطة شبكة توصيل بنظام التأريض ذو مقاومةٍ منخفضةٍ (أقل من 10 أوم "وحدة لقياس المقاومة الكهربائية" ) حيث يتبدد تفريغ البرق.

في ظروف العاصفة يحدث جهدٌ كهربائيٌّ عالي بين نظام الأرض والغيوم بسبب العدد الكبير من الشحنات الكهربائية الموجودة في قاعدة الغيوم وعلى الأرض، وهذا الجهد العالي هو ما يؤدي إلى بدء الانطلاقة الأولى من الشعاع والذي سوف يشق في طريقه (بآليةٍ تشبه الحفر) الهواء العازل بين الغيوم والأرض.

يُنتج الحقل الكهربائي العالي في تلك المنطقة المعينة دورة شحنات كهربائية تصاعدية يتلقاها جسمٌ مانعٌ الصواعق ويقوم بتفريغها في الأرض.

في الخامس عشر من يونيو عام 1752 خلال يومٍ عاصفٍ في فيلادلفيا الأمريكية، قام عالمٌ مخترعٌ يدعى بنجامين فرانكلين بتفجير طائرةٍ ورقيةٍ بإطارٍ معدنيٍّ مربوط بسلكٍ حريريٍّ قام بإدخال مفتاحٍ معدنيٍّ به من قبل، وبفضل تلك التجربة تمكن من ملاحظة أنه من خلال خيط الحرير وصلت الكهرباء إلى المفتاح ولاحظ مرور الشرارات الكهربائية.

واستطاع بعدها أن يؤكد أن المفتاح المعدني كان مشحونًا بالكهرباء الساكنة، وأثبت أن الغيوم كانت مشحونةً كهربائيًّا وأن ضربات البرق كانت عبارةً عن تصريفاتٍ كهربائيةٍ كبيرةٍ.

اكتشف فرانكلين أنه إذا ضربت الصاعقة أو "النيران الكهربائية" كما أسماها عندما تخرج من السحب وتعثر على قناةٍ معدنيةٍ في طريقها إلى الأرض، أنها ستبقى هناك وتبدد، ونتيجةً لتلك التجربة المجنونة بعد عامٍ واحدٍ في سنة 1753 اكتشف مانعة الصواعقة وأصبحت تدعى بشكل الخاص "مانعة فرانكلين"وأصبحت تلك الطائرة الورقية - المستخدمة في التجربة - الأكثر شهرةً في التاريخ.

يمكن أن يتسبب البرق والصواعق التي يصيب أحد المنازل في حدوث حرائق خطيرة وكذلك تلف كهربائي للأجهزة المنزلية والإلكترونيات المختلفة، ولكن رغم ذلك ليس كل منزلٍ يحتاج إلى الحماية من الصواعق، فهذا يتوقف على البيئة التي يعيش بها الشخص إن كانت معزولةً عن حالات الصواعق الكثيرة أم العكس، فسكان الولايات المتحدة مثلًا بحاجةٍ ماسةٍ إلى مثل هذه التقنيات، وخصوصًا من يقيم في ولاياتٍ مشهورةٍ بكثرة الأمطار والصواعق وما إلى ذلك.

هذا وهنالك بعض الأمور يجب أخذها في الحسبان أيضًا، فإن كنت تقطن في منطقةٍ تتعرض لعواصف رعديةٍ متكررةٍ فمن الأفضل أن تفكر في عوامل عديدةٍ متعلقة بأجهزة مانع الصواعق فمثلًا من الأفضل أن تضع المانعة على قمة وأعلى البناء، وبهذه الحالة تبعد الصواعق بالكامل عن منزلك، ومن الضروري أن تتذكر أن لكل مانعةٍ قدرةً على حماية البناء الذي تقف عليه وأيضًا الأبنية المجاورة حسب معدل امتدادها وتأثيرها.