Đề tài Sấm sét - Lợi ích, tác hại, cách phòng chống

hi một cơn dông kéo đến, chúng ta lại không khỏi rùng mình nghĩ đến những tia chớp, sét chạy ngoằn ngoẻo cùng kèm theo tiếng sấm rền vang.Ở đâu đó, nỗi lo sợ trước cơn thịnh nộ của “Trời cao” , là những tai nạn sét đánh gây chết hay thương tích cho loài người, loài vật. Sấm sét còn là thủ phạm gây cháy rừng, phá hủy các công trình xây dựng; gây chập, cháy các mạng lưới điện; làm hỏng các thiết bị điện, điện tử; gây tai nạn cho mạng lưới giao thông mà đặc biệt là giao thông đường hàng không… Tuy nhiên không vì thế mà chúng ta không biết đến những lợi ích mà sấm sét mang lại. Có lẽ bạn sẽ ngạc nhiên, nếu không có sấm sét thì sẽ không có nền văn minh hiện tại? Tại sao ư? Mời bạn tiếp tục đến với nội dung của chương này! Không những vậy, hiện tượng tự nhiên “dữ tợn” này còn giúp cải thiện môi trường sống cho con người, nhờ sự tạo ra ôzôn cho tầng khí quyển, cải thiện nguồn dinh dưỡng trong đất cho cây cối, hay còn giúp con người dò tìm nguồn nước, nguồn khoáng sản. Bên cạnh đó, chúng tôi còn mở ra cho các bạn, những nhà nghiên cứu khoa học những đề tài mà các nhà khoa học đương thời đang nghiên cứu. Đó là những tiềm năng mà nguồn năng lượng sấm sét đem lại như: tạo ra hydrogen từ nước để khai thác nhiệt điện, cung cấp mạng điện cho thành phố, kích hoạt tàu vũ trụ bằng sấm sét, dùng sét chống mưa đá hay là xác định lượng mưa, dự báo bão… II.1 Lợi ích: II.1.1 Sấm sét- bước đầu tiên của nền văn minh hiện tại. Việc tìm ra lửa- bước đầu của nền văn minh hiện tại là nhờ vào sấm sét. Những con người đầu tiên nhìn thấy sét đánh vào cây và làm cây bốc cháy, họ thấy lửa phát ra ánh sáng. Khi lại gần, họ còn cảm nhận được hơi nóng phát ra từ ngọn lửa kia. Nhờ vào sự khám phá quan trọng này, loài người đã biết dùng lửa để sưởi ấm, nấu nướng, xua đuổi thú dữ và hơn nữa, nấu chảy các quặng để tạo ra dụng cụ lao động hay vũ khí. Như vậy, sấm sét đã mở ra cho loài người chúng ta một bước tiến vĩ đại, đưa con người tiến lên làm chủ vạn vật và đạt tới nền văn minh như ngày nay. II.1.2 Sấm sét tạo ozon cho tầng khí quyển Chúng ta được biết ôzôn giúp Trái đất trong lành hơn, nhờ nó hấp thụ bức xạ cực tím từ Mặt trời chiếu xuống Trái đất. Vậy nguồn ôzôn từ đâu mà có? Phản ứng hóa học: Bản chất của sấm sét là những tia lửa điện. Oxy trong không khí gặp điều kiện tia lửa điện: 2O2 (tia lửa điện)→ O3 + [ O ] Đây là phản ửng thuận nghịch. [O] là oxi nguyên tử, các [O] tự kết hợp với nhau tạo ngược thành O2, tham gia ngược lại phản ứng. Có thể viết gọn : 3O2 → 2O3 Ozon có tính oxi hóa rất mạnh, mạnh hơn O2 rất nhiều, Ozon tồn tại chủ yếu ở tầng bình lưu của khí quyển. II.1.3 Sấm sét giúp cải tạo nguồn đất, tăng khả năng sinh trưởng cho cây. Theo kinh nghiệm của ông bà xưa, vào những vụ lúa chiêm xuân,những cơn mưa rào mang theo dưỡng chất thiên nhiên, rất tốt cho cây cối, hoa màu, dặc biệt là cây lúa nước. Nhờ có đạm tự nhiên, lúa bén rễ và phát triển nhanh, tốt tươi.Vì vây mà ông cha ta có câu: Lúa chiêm lấp ló đầu bờ Hễ nghe tiếng sấm phất cờ mà lên. Thật vậy, theo chúng tôi được biết nếu không có sấm sét thì trong vòng vài giờ, Trái đất sẽ mất vào các lớp trên của khí quyển toàn bộ điện tích âm mình, lượng điện tích cần cho sự tồn tại của Nitơ ở dạng thực vật dễ hấp thụ. Bạn biết đó rễ cây chỉ hấp thụ được nito dạng nitrat (NO3-) và amôn (NH4+) cho quá trình phát triển. Mà trong không khí, nito tồn tại dạng nito phân tử có liên kết 3 bền vững, nên rễ cây không hấp thụ được. Tuy nhiên, nhờ vào sấm sét, một lượng N2 trong không khí bị ôxy hóa ở nhiệt độ cao và áp suất cao tạo thành NO3-Sơ đồ của phản ứng: N2+O2 → 2NO 2NO + O2 → 2NO2 + H2O 2NO2 + H2O → HNO3 HNO3 → H+ + NO3- Và theo chúng tôi được biết mỗi năm ở nước ta trung bình một ha đất nhận được trên 50kg Nitơrat và gần 20kg Amôniắc từ mưa dông - các chất đạm này được hình thành từ Nitơ trong quá trình phóng điện. II.1.4 Sấm sét – đội quân dò tìm nguồn nước ngầm. mỏ quặng. Dựa vào đặc điểm: sét thường đánh những khu vực có nước chảy ngầm, có ống nước hay có những thân quặng (những nơi có độ dẫn điện cao hơn), con người có thể tìm được những mạch nước ngầm, hay dò tìm nguồn khoáng sản để phục vụ cho nhu cầu cuộc sống của mình. II.1.5 Sấm sét giúp xác định lượng mưa [1] Theo chúng tôi biết, các nhà khoa học ngày nay còn nghiên cứu sấm sét để xác định lượng mưa. Họ đang cố gắng tìm ra mối quan hệ giữa sấm sét và lượng mưa trút xuống ở Arizona, Mỹ để biết được lượng mưa ở địa phương này. E.Philip Krider, một nhà khí tượng học tham gia chương trình cho biết: “Chúng tôi hy vọng sẽ tìm thấy điều gì khác biệt trong lần nghiên cứu này vì những cơn bão ở đây có vẻ như mạnh dần lên và không khí lại trở nên khô hơn. Chúng tôi cho rằng đã có một lượng lớn nước bị bốc hơi trước khi mưa kịp rơi xuống mặt đất”. Radar hiện nay vẫn là một công cụ hữu ích giúp các nhà khí tượng học dự đoán được những hiện tượng gió mùa sẽ xảy ra. Nhưng họ hy vọng phân tích sấm sét sẽ trở thành một phương pháp hữu hiệu hơn vì radar vẫn còn nhiều giới hạn, đặc biệt là ở vùng có địa hình núi cao. Phân tích sấm sét cũng cho kết quả nhanh hơn khi sử dụng radar. Sử dụng radar phải mất khoảng 6 phút để xử lý tín hiệu, sau đó cần thêm 2 đến 3 phút trước khi nó hoạt động. Trong khi đó, sấm sét luôn xuất hiện sớm trong những cơn bão. Và các nhà khí tượng học chỉ mất 20 giây để xử lý các dữ liệu về sấm sét được ghi nhận nhờ mạng phân tích sấm sét quốc gia Mỹ (National Lightning Detection Network) do Vaisala xây dựng và điều hành. Krider cho biết thêm: “Chúng tôi còn nhận thấy có sự chậm trễ giữa lúc sấm sét đạt mức cao nhất với lúc lượng mưa nhiều nhất. Những cơn bão càng lớn thì khoảng cách thời gian này càng lớn”. II.1.6 Sấm sét – nguồn năng lượng khổng lồ. Đặc điểm năng lượng của một tia sét chỉ tập trung ở một vài điểm và tồn tại trong thời gian ngắn cỡ khoảng mili giây nên năng lượng này tương đối cao.Người ta ước tính lượng điện năng tích được một lần sét đánh có thể kéo một đoàn tàu 14 toa chạy 200km. Hay một tia sáng thông thường có thể thắp sáng bóng đèn 100W trong 3 tháng. Theo Tiến sĩ Martin A. Uman đồng giám đốc của Phòng thí nghiệm Nghiên cứu sét tại Đại học Florida và là một cơ quan hàng đầu về chống sét cho biết khi ông trả lời phỏng vấn trên tờ The New York Times, là sấm sét như một vụ nổ hạt nhân không lồ, tuy nhiến việc thu thập nguồn năng lượng này dường như là “vô vọng”. Tuy vây, con người vẫn không ngừng cố gắng chế tạo dụng cụ để thu được sấm sét. Người ta đã đề xuất dựa vào nguồn năng lượng này để: - Tạo ra hydrogen từ nước để khai thác nhiệt điện. - Để cung cấp mạng điện cho thành phố - Kích hoạt tàu vũ trụ bằng sấm sét. - Dùng sét chống mưa đá :dẫn sét vào các tầng mây có khả năng gây mưa đá. Do năng lượng lớn và nhiệt độ cao của các “tia lừa điện” nên làm tan chảy các tảng băng đá thanhd nước, tránh thiên tai. II.2 Tác hại II.2.1 Đối với con người Con người là đối tượng đầu tiên chúng tôi quan tâm khi nhắc đến tai nạn do sấm sét gây ra. Sét gây ra thương tích cho con người theo những cách thức: [2] - Sét đánh trực tiếp vào nạn nhân. - Sét đánh vào vật gần nạn nhân và các tia lửa điện này phóng qua không khí đánh vào nạn nhân (còn gọi là sét đánh tạt ngang). - Sét đánh khi nạn nhân tiếp xúc với vật bị sét đánh. - Sét lan truyền trên mặt đất và gây tổn thương cho người tiếp xúc với mặt đất nơi có sét đánh vào. - Sét lan truyền qua đường dây cáp tới các vật như điện thoại, tivi (vô tuyến), ổ cắm. Mức độ nguy hiểm: - Sét đánh trực tiếp là nguy hiểm nhất (cứ 10 người bị sét đánh thẳng thì 8 người chết). - Sét đánh tiếp xúc hay tạt ngang (độ nguy hiểm phụ thuộc vào bản chất của vật bị sét đánh và vị trí tương đối của nạn nhân). - Thiệt hại do sét lan truyền trên mặt đất nhẹ hơn (chỉ khi năng lượng sét đánh xuống không bị tiêu tán ngay tai chỗ mà truyền trong đất, và nạn nhân đứng trên đường truyền đó mới bị ảnh hưởng) - Trong thực tế sét lan truyền xuất hiện khi nạn nhân nói chuyện điện thoại, cầm vào các dây cáp, dây anten dẫn từ ngoài vào. Theo thống kê ở Hoa Kỳ [3], ngoài 40% nạn nhân bị sét đánh không được biết rõ nguyên nhân, 27 % là khi họ đang ở khu vực trống trải, 19% ở gần cây, 8% đang bơi hay ở khu vực gần nước, 3% khi đúng gần máy móc, 2,4% khi đang nói điện thoại, 0.7% liên quan đến đài, tivi, anten. II.2.2 Đối với đồ vật Sấm sét không chỉ cướp đi sinh mạng của nhiều người vô tội mà con phá hủy rất nhiều công trình xây dựng, các thiết bị điện tử… và còn ở vật nuôi, cây trồng. Các con đường chính sét xâm nhập vào thiết bị: [4] - Sét đánh thẳng vào công trình. - Sét xâm nhập qua thiết bị anten. - Sét xâm nhập qua các đường dây treo nổi. - Sét xâm nhập qua đường cáp đặt ngầm. - Sét xâm nhập qua cáp nối giữa các thiết bị - Sét xâm nhập qua các mạch cung cấp điện cho thiết bị viễn thông. - Sét xâm nhập qua hệ thống tiếp đất và các điểm đấu chung. Những tác hại to lớn của sấm sét mà chúng tôi thu thập được: Tại Ấn Độ, khởi đầu mùa “Gió Mùa”, từng cơn gió từ biển khơi thổi vào đất liền ồ ạt đem khí ẩm vào xứ Ấn. Bầu trời có trong, nhưng thường bất chợt trở thành xám xịt, để cơn giông đùng đùng kéo tới, rồi sấm chớp ngoằn ngoèo sáng rực, kèm theo những tiếng sét nổ vang trời. Những người nông dân Ấn chạy không kịp, nên đành đứng chịu trận dưới cơn mưa tầm tả.Sấm sét giáng xuống một cánh đồng của tiểu bang Andhra Pradesh, một ngọn búa kinh hoàng và tàn nhẫn, cướp đi một lúc tất tưởi và nhanh chóng 6 mạng người, trong đó có 2 trẻ em. Thần sét còn nhả ra một quả cầu lửa bay lửng lơ trên đám dê nuôi đang gặm cỏ, ở một làng khác, đốt cháy một lúc cả 28 con. Xuôi lên miền Bắc, cơn mưa vần vũ đã kéo qua xứ Nepal và sét còn tung hoành đánh chết một lúc cả 4 người dân tại làng Ikudo. Chuyện này chúng tôi đọc được cách đây vài năm, nghe lại vẫn còn cảm giác rụng rời. Sét quả là một lực tàn phá của thiên nhiên giết người nhiều nhất, hơn cả giông tố, vũ bão và những thiên tai khác. Tập san Guinness, chuyên ghi nhận những kỷ lục toàn cầu trên mọi lãnh vực, có báo cáo, một luồng sét giết người nhiều nhất và cùng một lúc đã xẩy ra vào ngày 23-12-1975. Hôm đó sét đã đánh vào một chòi lá tại làng Chinamasa Kraal, gần thị trấn Umtali của xứ Rhodesia, giết chết đến 21 người. Tại Hoa Kỳ, trung bình trong một ngày có một người chết và 4 người bị thương vì sét. Theo chúng tôi được biết chỉ riêng tại Hoa Kỳ, tính từ thời Tổng thống Mỹ thứ 26, Teddy Roosevelt, đã có hơn 40.000 người bị sét đánh chết. Theo thống kê thì phần lớn những người này là những người đi săn, thể tháo gia, người câu cá, người nghỉ hè và các nông dân đang làm việc ngoài đồng áng. Cũng riêng tại Mỹ hàng năm sét đã gây thiệt hại lớn lao có đến hàng trăm triệu Mỹ kim. Chúng cũng đã xoẹt lửa xuống đốt rừng, gây hàng tháng có tới cả ngàn đám cháy. Riêng trong tháng 7 năm 1940, chỉ trong một ngày sét đã gây nên 700 đám cháy rừng tại Hoa Kỳ, đến nỗi chính phủ phải huy động cả lực lượng cứu hỏa gồm 8.000 người, để cứu nguy cho các rừng ở Bitterroot, Deerloge, Kootenai, và Lâm viên quốc gia Cour d' Alene. Các công trình viễn thông tại Việt Nam đã nhận những hậu quả nặng nề do sét gây ra.Theo thông kê:làm hư hại hàng chục máy biến áp (trong đó có trên 11 trạm biến áp có công suất từ 100kA đến 180kA), gây hư hỏng nghiêm trọng cho hệ thống chuyển mạch và truyền dẫn của tổng công ty Bưu chính viễn thông Việt Nam. Tháng 5/2000 sét đánh vào đường dây cung cấp trung thế AC gây hỏng thiết bị chống sét phần hạ áp của trạm biến thế, dòng sét cảm ứng vào cáp điện thoại, cáp trung kế từ chuyển mạch sang truyền dẫn gây ra thiệt hại nghiêm trọng cho các card nguồn, card trung kế, và card thuê bao hệ thống tổng đài NEAX 61S tại trạm Host Phủ Lý Hà Nam. Vào cuối tháng 10/2000 sét đánh gây hỏng 5 Card Modem trạm VMS2 thiệt hại ước tính 3000 USD.v.v. Chương III. Các phương pháp phòng chống sét Cảm ơn bạn đã đồng hành cùng chúng tôi từ hai chương đầu tiên và đến với chương này. Đúng như mục đích ban đầu mà chúng tôi chọn đề tài, trong chương 3 này, chúng tôi đi nghiên cứu cách phòng chống cũng như giảm thiểu tối đa các tác hại mà sấm sét gây ra. Như bạn đã biết, sét là sát thủ thứ hai của thời tiết chỉ sau lụt bão. Sét không chỉ gây ra thiệt hại cho các công trình, thiết bị mà còn cướp đi sinh mạng hoặc làm ảnh hưởng lớn đến sức khỏe con người. Tuy nhiên, “Phòng chống sét tuyệt đối là điều không thể đối với loài người hiện nay. Không chỉ Việt Nam mà ngay cả trên thế giới cũng chỉ có thể nghiên cứu để giảm thiếu tác hại của loại hình thiên tai này” - Tiến sĩ Nguyễn Xuân Anh, Trưởng phòng Vật lý Khí quyển (Viện Vật lý địa cầu, Viện Khoa học - Công nghệ Việt Nam). Đối với các công trình, nhà cửa thì có khá nhiều các phương pháp phòng chống sét. Trong đó có 2 phương pháp cơ bản là: phương pháp dùng lồng Faraday và dùng hệ Franklin. Đa phần các phương pháp còn lại cũng chỉ là các cách cải tiến của hai phương pháp này giúp cho việc phòng chống sét tốt hơn. Còn để bảo vệ con người trước sấm sét thì không có phương pháp nào ngoài nhận thức về cách phòng chống sét của bản thân. Nhưng thật ra, các phương pháp phòng chống sét cho các công trình cũng chính là để bảo vệ cho con người bên trong các công trình đó. III.1 Công tác thống kê, dự báo Trong phòng chống sét, điều cần làm trước hết là thống kê các số liệu về sấm sét như số ngày có sét trong một năm và mật độ sét đánh trong một diện tích nhằm đánh giá mức độ sét của một khu vực để đưa ra các biện pháp phòng chống thích hợp. Theo viện Vật lý địa cầu, Việt Nam nằm ở tâm giông châu Á - một trong ba tâm giông trên thế giới, có hoạt động giông sét mạnh. Số ngày có giông trung bình ở Việt Nam khoảng 100 ngày trong một năm và số giờ có giông trung bình khoảng 250 giờ một năm. Trong các cơn giông, sấm sét cũng chính là một mối nguy hiểm lớn. Trung bình mỗi năm nước ta có hơn hai triệu cú sét. Thống kê số ngày có giông sét và số lần sét đánh trên 100 km2 mỗi năm tại một số địa phương ở nước ta: Khu vực Số ngày có giông sét/năm Số lần sét đánh trên 100 km2 mỗi năm Thời điểm có sét đánh cao nhất trong năm Đồng bằng ven biển miền Bắc 54,4 647 Từ tháng 5 tới tháng 9 Nhiều nhất tháng 8 Trung bình 4,05 giờ mỗi ngày Miền núi trung du miền Bắc 61,1 633 Từ tháng 3 tới tháng 9 Nhiều nhất tháng 7 Trung bình 3,5 giờ mỗi ngày Ven biển miền Trung 44,0 355 Từ tháng 2 tới tháng 11 Nhiều nhất tháng 5 và 8 Trung bình 2,03 giờ mỗi ngày Miền núi trung du miền Trung 47,6 331 Từ tháng 2 tới tháng 11 Xuất hiện thất thường Đồng bằng ven biển miền Nam 60,1 537 Từ tháng 5 tới tháng 10 Nhiều nhất tháng 5 và 9 Trung bình 2,1 giờ mỗi ngày (Nguồn: Trạm nghiên cứu sét, Tổng công ty Điện lực Việt Nam, 1978) Như vậy, ta thấy rằng thời gian có giống sét và lượng sét ở nước ta khá cao. Do đó cần áp dụng các phương pháp phòng chống sét thích hợp và tuyền truyền các kiến thức về cách phòng chống sét cho người dân. Dự báo trước giông sét cũng là một cách phòng chống sét khá hiệu quả. Hiện nay, nhờ các thiết bị hiện đại như rada, vệ tinh,.. người ta đã có thể dự báo trước khả năng có giông sét tại một khu vực trong khoảng thời gian từ vài giờ đến 30 phút với độ chính xác khá cao. Công tác dự báo này khá quan trọng, nó giúp con người chuẩn bị cũng như phòng chống sét để giảm thiệt hại với hiệu quả cao. Phương pháp này được ứng dụng rộng rãi trong hàng không, điện lực, an toàn con người,... Tuy nhiên, do điều kiện kinh tế nên công tác dự báo giông sét ở nước ta chưa được phổ biến rộng rãi, chủ yếu chỉ dự báo thời tiết cho một khu vực khá rộng lớn. III.2 Phương pháp dùng lồng Faraday a) Vật dẫn và đặc điểm vật dẫn Vật dẫn là vật mà trong nó có chứa các hạt mang điện tự do, các hạt mang điện này có thể chuyển động trong toàn bộ vật dẫn. Vật dẫn có thể là khối đặc hoặc rỗng. Vật dẫn có những tính chất đặc biệt sau: - Vật dẫn cân bằng tĩnh điện là một khối đẳng thế. Mặt vật dẫn là một mặt đẳng thế. - Vật dẫn ở trạng thái cân bằng tĩnh điện thì điện trường trong lòng vật dẫn luôn bằng 0 hay tổng điện tích trong lòng vật dẫn luôn bằng 0. - Nếu vật dẫn tích điện thì toàn bộ điện tích này tập trung trên bề mặt vật dẫn. Trên bề mặt vật dẫn, điện tích phân bố không đều: điện tích phân bố nhiều nhất tại nơi nhọn và phân bố ít tại nơi lõm hay có dạng cầu. b) Nguyên tắc hoạt động của lồng Faraday Dựa vào tính chất đặc biệt của vật dẫn là ở trạng thái cân bằng tĩnh điện thì điện trường trong lòng vật dẫn luôn bằng 0 nên khi ta đặt một vật vào trong lòng vật dẫn thì vật đó sẽ không bị ảnh hưởng của điện trường bên ngoài. Như vậy, vật dẫn có tác dụng như một tấm màn bảo vệ các vật bên trong nó khỏi điện trường ngoài, chẳng hạn như tác dụng của các tia lửa điện hay sấm sét. Trong thực tế, những lưới kim loại dày cũng có tác dụng bảo vệ như một vật dẫn kín. Từ nguyên tắc trên, người ta tạo ra lồng Faraday là một lồng kim loại bao quanh khu vực được bảo vệ. Theo lý thuyết, đây là một phương pháp bảo vệ lý tưởng con người, các vật và các công trình trước sét, tuy nhiên, do chi phí khá tốn kém và không khả thi cho nhiều công trình, vật dụng và con người nên trong thực tế phương pháp này được dùng để bảo vệ cho một số khu vực đặt biệt như nơi chứa vũ khí, thuốc nổ, hạt nhân. III.3 Phương pháp dùng Hệ Franklin III.3.1 Cột thu lôi Franklin truyền thống Ngày nay, cột thu lôi là một thiết bị hết sức quen thuộc, nó có mặt trong rất nhiều cao công trình. Cột thu lôi được Benjamin Franklin phát minh năm 1752 khi ông tiến hành thí nghiệm dùng một cây thép cao 40 foot để thu những tia lửa điện từ một đám mây sau rất nhiều những thí nghiệm bằng chiếc diều của mình. Sau gần 300 năm, cột thu lôi của Franklin vẫn được sử dụng rộng rãi chứng tỏ tác dụng bảo vệ của nó. Ngày nay, có rất nhiều cải tiến của cột thu lôi nhằm nâng cao hiệu quả của nó. a) Cấu tạo Về nguyên tắc, cột thu lôi là một dụng cụ hết sức đơn giản bao gồm 3 bộ phận chính: - Kim thu sét: là một que kim loại nhọn gắn liền với mái của ngôi nhà hay công trình có đường kính khoảng 2cm. - Hệ thống dây dẫn xuống đất. - Hệ thống tiếp đất: là một thanh sắt được đóng xuống đất và tiếp xúc tốt với đất để dẫn điện. Hệ Franklin có 2 dạng: - Hệ Franklin gắn thẳng - Hệ Franklin bao quanh hay nằm trên b) Nguyên tắc hoạt động và phạm vi bảo vệ Chúng ta biết rằng sét cũng chính là một dòng điện, do đó, nó sẽ chọn con đường dễ dàng nhất để đi qua. Cho nên khi có sét đánh vào mái nhà thì sét sẽ ưu tiên đánh vào các kim thu sét. Sau đó dòng điện từ cú sét được truyền theo hệ thống dây dẫn xuống đất. Chính vì vậy mà các công trình và con người trong công trình được bảo vệ. Mục đích của cột thu lôi thường bị hiểu lầm. Nhiều người tin rằng chúng dùng để “thu hút” sét.  Thực chất, những cột thu lôi cung cấp một đường dẫn với điện trở thấp dẫn xuống mặt đất, có thể tạo thành các dòng điện  khi có sét đánh. Nếu có sét đánh, hệ thống sẽ mang dòng điện có hại ra khỏi toàn nhà và xuống mặt đất an toàn. Vùng bảo vệ của cột thu lôi được xác định như trong hình: Gọi: h là độ cao của cột thu lôi hx là độ cao của công trình hoặc thiết bị cần bảo vệ ha = h – hx được gọi là độ cao hiệu dụng cho độ an toàn công trình H là độ cao thu sét của cột thu lôi Vùng sét được cột thu lôi khống chế là một hình chóp ngược phía trên có bán kính là 3,5 ha và độ cao H được tính gần đúng là: - Nếu cột thu lôi có chiều cao h ≤ 30m thì H = 20h - Nếu cột thu lôi có chiều cao h > 30m thì H = 600m Tuy nhiên, theo thực nghiệm thì cột thu lôi Franklin không coh hiệu quả 100% bởi vì có nhiều trường hợp sét không đánh vào cột thu lôi mà đánh trực tiếp vào các công trình. Ngay cả khi sét có đánh vào kim thu lôi thì do dòng điện lớn chạy trong dây dẫn có thể ảnh hưởng tới các thiết bị điện tử nhạy cảm bên trong công trình. Để bảo vệ các thiết bị này cần các phương pháp phòng chống khác. III.3.2 Cột thu lôi Franklin phát tia tiên đạo Để nâng cao hiệu suất bảo vệ của cột thu lôi truyền thống, người ta đã cải tiến kim thu sét của hệ Franklin truyền thống nhằm khắc phục tính thụ động của kiểu truyền thống. a) Cấu tạo - Đầu thu Một đầu thu gắn cố định phía trên dùng thu sét và và che chắn cho đầu phát xạ ion ở bên trong. Nó được thiết kế để tạo ra dòng chuyển động không khí xuyên qua đầu phát ion, phân tán các ion này ra không gian xung quanh, tạo môi trường thuận lợi để kích hoạt sớm sự phóng điện (hiện tượng Corona), hạn chế thiệt hại do sét gây ra. - Thân kim Thân kim được làm bằng đồng xử lý hoặc inox, phía trên có một hoặc nhiều đầu nhọn dùng phát xạ ion. Các đầu họn này được nối với bộ phát xạ ion thông qua dây dẫn luồng bên trong ống cách điện. - Bộ kích thích phát xạ ion Được làm bằng vật liệu Ceramic áp điện, đặt phía dưới thân kim, trong buồng cách điện, nối với các đầu phát xạ nhờ dây dẫn chịu được điện thế cao. Khi có dông, dưới tác động của một lực, bộ phận này sẽ phát ra các điện tích. b) Nguyên tắc hoạt động Một sự dao động nhỏ của kim thu sét so với cột đỡ cùng với áp lực được tạo ra trước trong bộ kích thích sẽ sinh ra những áp lực biến đổi ngược nhau. Theo đó, chúng tạo ra điện thế cao tại các đầu nhọn phát xạ ion, sinh ra một lượng lớn ion xung quanh kim thu sét. Những ion này sẽ ion hóa dòng khí quyển xung quanh và phía trên đầu thu nhờ hệ thống lưu chuyển không khí Venturi ngay đầu thu. Không khí bị ion hóa có thế kích thích sự phóng điện giữa các đám mây và kim thu sét, giúp sét đánh đúng theo ý muốn là đánh vào cột thu lôi, giảm thiểu các trường hợp sét đánh vào công trình. Vì vậy, hệ Franklin phát tia tiên đạo chủ động hơn so với hệ truyền thống. III.4 Một số cách phòng chống sét cho bản thân a) Thực hiện quy tắc nghe nhìn và lên kế hoạch trước Chúng ta cần nghe dự báo thời tiết để lên trước kế hoạch đề phòng. Khi làm ở khu vực nào đó, cần để ý trước các nơi có thể trú mưa và tránh sét an toàn. Phải tính được thời gian từ chỗ làm việc đến nơi an toàn. Thường thì cơn dông kéo đến rất nhanh trong vòng 15 phút và di chuyển với vận tốc 40km/giờ. Nói chung khi đang ở nơi không an toàn thì cần phải để ý đến các dấu hiệu của dông như mây đen, không khí lạnh, gió. Khi sét xảy ra, ta sẽ thấy tia chớp loé lên và sau đó là có tiếng sấm kèm theo. Nếu bạn tính khoảng thời gian từ lúc tia chớp loé lên và lúc nghe thấy tiếng sấm thì có thể xác định được gần đúng khoảng cách tới nơi sét xảy ra. Chia số giây cho 3 ta được khoảng cách đến tia sét. Ví dụ đếm được 3 giây thì sét cách vị trí đứng là 3/3= 1km. Nếu như khoảng thời gian bạn đếm được từ khi thấy chớp và nghe tiếng sấm nhỏ hơn 30 giây, thì bạn đã nằm trong tầm ngắm của tia sét rồi và phải cẩn thận. Nếu thời gian này nhỏ hơn 20 giây thì phải di chuyển đến nơi an toàn hơn. Khi nghe thấy tiếng sấm đầu tiên bất kể là gì cũng cần phải thấy nguy hiểm đã đến. Sét có thể đánh cách xa nơi có mưa tới 15-20km. Khoảng 30 phút sau khi nghe được tiếng sét cuối cùng thì lúc đó mới thật sự an toàn. b) Khi ở trong nhà Khi trời sắp xảy ra dông, thì biện pháp tránh sét tốt nhất là nên về nhà hoặc vào các công trình có gắn các thiết bị chống sét. Tuy nhiên, khi ở trong nhà bạn cũng cần lưu ý những điều sau đây: - Nên đứng xa cửa sổ, cửa ra vào, các đồ dùng điện, tránh các chỗ ẩm ướt như buồng tắm, bể nước, vòi nước. - Không nên dùng điện thoại trừ trường hợp rất cần thiết. - Nên rút phích cắp các thiết bị điện trước lúc có dông gần xảy ra. Nên tránh xa các dây này và các vật dùng điện với khoảng cách ít nhất là 1m. Vô tuyên nối với dây anten để ngoài trời cũng rất cần rút ra khi có dông. c) Khi ở ngoài trời Ở ngoài trời lúc có giông là hết sức nguy hiểm, cần về nhà hoặc vào các công trình có các thiết bị chống sét. Tuy nhiên, trong trường hợp không kịp chạy về nhà hoặc tìm nơi ẩn náu an toàn, cần lưu ý những điều sau để giảm nguy cơ bị sét đánh: - Tuyệt đối không dùng cây cối làm chỗ trú mưa, tránh các khu vực cao hơn xung quanh, tránh xa các vật dụng kim loại như xe đạp, máy, hàng rào sắt... - Tìm chỗ khô ráo, nếu xung quanh có cây cao hơn thì n