Toimintopainikkeet
Sisällysluettelo
Ukkonen
Suomessa on keskimäärin 12 ukkospäivää vuodessa. Ukkospäivien lukumäärä vaihtelee alueittain, mutta Suomessa ylitetään harvoin 25 vuotuisen ukkospäivän raja. Salama surmaa vuosittain Suomessa joitakin ihmisiä. Loukkaantumisia on enemmän. Lisätietoja alueen ukkosherkkyydestä voi saada esimerkiksi Ilmatieteen laitokselta tai paikalliselta jakeluverkkoyhtiöltä.
Miten ukkonen syntyy ?
Oheinen kuva esittää ukkossolua (kuva on kirjasta "Suurjännitetekniikka", M.Aro ym, Otatieto 1996). Ukkospilvi sähköistyy, kun mikrojääkiteet nousevat ylös ukkossolun voimakkaan pystyvirtauksen mukana ja "hankautuvat" vajoaviin tai vastatuulessa leijuviin, millimetrin luokkaa oleviin lumirakeisiin.
Ukkosen ääni syntyy salaman aiheuttamasta voimakkaasta ilmanpaineen muutoksesta. Salama puolestaan on ukkospilven synnyttämä voimakas sähköpurkaus. Salamanisku voi aiheuttaa vaaraa ihmisille ja eläimille, aiheuttaa räjähdyksen tai vaurioittaa rakennuksia, laitteita ja teknisiä järjestelmiä.
Edellä oleva lause on lainaus Suomen Standardisoimisliiton (SFS)julkaisemasta käsikirjasta ”Rakennusten ja rakenteiden salamasuojaus ” (2009). Seuraavassa esitetty teksti pohjautuu monin osin tähän kirjaan.
Salaman ominaisuudet vaihtelevat laajoissa rajoissa. Vaarallisuuden ja vaurioiden kannalta yksittäisen salaman tärkeimmät ominaisuudet ovat sähkövirran huippuarvo, virran muutosnopeus, sähkövaraus, ominaisenergia ja kerrannaisuus (osaiskujen lukumäärä). Salaman sähkövirta voi vaihdella ainakin välillä 2000 – 200 000 ampeeria.
Virran suuruus vaikuttaa myös salaman käyttäytymiseen, sillä suurivirtainen salama hakeutuu helpommin rakennuksen korkeimpaan kohtaan. Pienivirtainen salama voi osua katon sijasta myös melko lähelle rakennusta maahan tai korkean rakennuksen seinään. Vauriot ja jyrähdyksen voimakkuus epäilemättä kasvavat kun salaman virta on suuri.
Salamointi Suomessa ja muualla
Salamoiden esiintymistiheydellä on suuri merkitys mm salamasuojauksen tarpeen arvioinnissa ja suojauspäätöksen teossa. Salamatiheyttä ja salamavirran ominaisuuksia on tilastoitu monissa maissa ja myös laajojen kansainvälisten tutkimusten tuloksena. Pääosa salamoista on ukkospilven sisäisiä tai pilvien välisiä pilvisalamoita. Maan ja pilven väliset maasalamat ovat kuitenkin tärkein vaaran ja vaurioiden aiheuttaja.
Salamatiheys on Suomessa suurin Keski- ja Itä-Suomessa. Lännessä ja etelässä salamatiheys pienenee meren läheisyyden vuoksi ja pohjoisessa kylmemmän ilmaston (vähempien ukkospäivien) vuoksi. Tyypilliset vuosikeskiarvot ovat Lappi 15, Keski-Suomi 50 ja etelärannikko noin 30 salamaa/100 km2. Kuitenkin vaihtelut ovat suuria ja yhden ainoan paikallisen tunnin pituisen ukonilman aikana salamatiheys voi olla yli 1 kpl/km2, eli paikallisesti tunnin aikana voi esiintyä enemmän salamoita kuin koko maassa vuoden aikana keskimäärin.
Suomessa salamatiheys on paljon pienempi kuin lämpimimmissä maissa, etenkin tropiikissa. Jo Saksassa salamatiheys on noin 10-kertainen Suomeen verrattuna.
Salamaniskujen aiheuttamat vahingot
Kymmenvuotiskautena 1998-2007 salamaniskut aiheuttivat Suomessa keskimäärin noin 110 rakennuspaloa vuodessa. Näiden kustannukset olivat noin 3,6 miljoonaa euroa, mikä on 2,5% vuotuisten rakennuspalojen kustannuksista.
Salamaniskuista aiheutuva vaara ihmisille
Kaudella 1998-2007 salamaniskuissa rakennuksiin on Suomessa kuollut kaksi ja loukkaantunut 11 henkilöä (samana aikana kaikissa rakennuspaloissa on kuollut useita satoja henkilöitä). Salamaniskussa puihin on kuollut tänä10-vuotiskautena yhteensä kolme henkilöä ja loukkaantunut noin 100 henkilöä. Monissa muissa maissa luvut ovat paljonkin suuremmat.
Rakennusten suojaaminen salamaniskuilta
Salaman vaikutuksilta voidaan suojautua. Melko vähäiset ja kustannuksiltaan yksityishenkilöillekin kohtuulliset toimenpiteet ja laitteet antavat merkittävää suojaa rakennuksille. Parhaaseen tulokseen minimikustannuksin päästään, kun mahdollisesta suojaamisesta päätetään jo rakennusten hankevaiheessa. Suojaus voidaan kuitenkin toteuttaa myös jo olemassa oleviin rakennuksiin.
Rakennusten salamasuojauksen tärkeimmät elementit ovat ulkoinen ja sisäinen salamasuojaus. Ulkoinen salamasuojaus sisältää salaman vastaanotto- eli sieppausrakenteet, mahdolliset muut kattojohtimet, alastulojohtimet ja maadoitukset.
Sisäisessä salamasuojauksessa pyritään mm välttämään salaman aiheuttamaa kipinöintiä. Kipinöintiä syntyy, jos salama hyppää metallirakenteesta toiseen, lähellä olevaan metallirakenteeseen. Kipinöintiä voidaan estää joko yhdistämällä metallirakenteet toisiinsa (potentiaalintasaus) tai eristämällä ne toisistaan.
Salaman vastaanottorakenne voi olla esim yksi tai useampi pystytanko. Tangon suojausvaikutusta voidaan kuvata suojakulmalla. Tanko suojaa kohtuullisella todennäköisyydellä salamaniskulta suojakulman sisään jäävät rakenteet. Kulman suuruus on usein välillä 20o – 60o, mutta karkeasti voidaan asiaa arvioida otaksumalla kulmaksi 45o. Tällöin tangon voidaan katsoa suojaavan rakennetta siinä kartiossa, jonka pohjan säde on sama kuin tangon pituus. Siis esimerkiksi katolle sijoitettu 4 metrin pituinen tanko suojaa kattoa 4 m päähän tangon tyvestä. Tavallisen omakotitalon suojaksi ei riitä yksi tällainen tanko, sillä katolla on yleensä mittaa 15 metriä tai enemmänkin.
Alastulojohtimien pitää olla tukevia. Liitosten pitää olla hyvin sähköä johtavia ja ne on suojattava korroosiolta. Jos salama joutuu kulkemaan huonosti sähköä johtavan liitoksen läpi, suuri osa salaman sisältämästä energiasta kuluu tähän ja tapahtuu eräänlainen räjähdys. Myös maadoituksen pitää olla riittävän hyvä, esim huomattava metrimäärä tukevaa kuparijohdinta sijoitettuna (suorana) muutaman kymmenen sentin syvyyteen.
Ihmisten ja eläinten suojaaminen salamaniskuilta
Ihminen on varsin hyvin salamaniskulta suojassa rakennuksessa, joka on asianmukaisesti suojattu.. Yleensäkin kaikki rakennukset vähentävät ihmisiin kohdistuvia ukkosen aiheuttamia vaaroja, kun jätetään huomiotta ukkosen aiheuttamista tulipaloista aiheutuvat vaarat. Rakennuksen alakerrokset ovat turvallisempia kuin yläkerrokset ja ”kivitalot” turvallisempia kuin kevyempirakenteiset talot. Sähköverkossa kiinni olevien sähkölaitteiden koskettelua ja lankapuhelimessa puhumista voi olla hyvä välttää jos taloon tulevat johdot ovat ilmajohtoja, tosin johtoja pitkin tulevat salamasta johtuvat sähköiskut ovat nykyisin harvinaisia..
Ulkona avoimessa maastossa ihmiseen kohdistuvaa salamasta aiheutuvaa vaaraa on usein liioiteltu, mutta kieltämättä maailmalta silloin tällöin tulee uutisia, jossa kerrotaan tällaisista kuolemantapauksista. Metsässä suoja on ainakin teoriassa parempi, mutta suuren yksinäisen puun juurelle ei kannata hakeutua.
Eläimiin pätevät samat ohjeet kuin ihmisiinkin. Nelijalkaiset eläimet ovat kuitenkin suuremmassa hengenvaarassa kuin kahdella jalalla seisova ihminen, sillä lähelle iskenyt salama aiheuttaa jalkojen välille sitä suuremman jännitteen, mitä kauempana jalat ovat toisistaan.
Sähkö- ja elektroniikkalaitteiden suojaaminen salamaniskuilta
Sähkö- ja elektroniikkajärjestelmien perusteellinen salamasuojaus sisältää maadoituksen ja potentiaalintasauksen, johtojen reitityksen ja mahdollisen magneettisen suojauksen, koordinoidun ylijännitesuojauksen sekä tarpeelliset erotuslaitteet ja –toimenpiteet. Tällainen suojaaminen on tarpeen esimerkiksi tietojenkäsittelykeskuksissa ja yleensäkin paikoissa, joissa sähkö- ja elektroniikkalaitteiden on toimittava luotettavasti myös ukonilmalla.
Tavallisessa kodissa voidaan esim tietokonetta ja TV:tä suojaamaan hankkia ylijännitesuojalla varustettu jatkopistorasia. Omakotitalon pääkeskus voidaan varustaa omilla tehokkailla ylijännitesuojillaan.
Uusiin pientaloihinkin rakennetaan jo sähkölaitteiden muunkin toiminnan varmistamiseksi maadoitusjärjestelmä (tavallisimmin talon perustuksia kiertävä kuparijohdin), johon pääkeskuksen nollakisko ja muut metalliosat yhdistetään. Ulkoantennin varsi kannattaa salamasuojauksen vuoksi yhdistää tähän. Salamasuojaus paranee, jos mahdollisimman paljon rakennuksen metalliputkistoja ja muita metalliosia yhdistetään maadoitusjärjestelmään. Maadoitusjärjestelmä voidaan rakentaa myös jälkikäteen.
Ukonilman noustessa voi olla hyvä irrottaa tietokone sähkö- ja tietoverkosta, samoin TV:n antennijohto ja virtajohto. Vaurioitumisen vaara on suurempi, jos syöttävät sähkö- ja puhelinverkot ovat ilmajohtoja.
Sähköjohdot ja salaman aiheuttamat vauriot
Menneinä vuosina oli etenkin maaseudulla tavallista, että salama iski taloa syöttävään sähköjohtoon ja kulkeutui sitten johtoa pitkin taloon. Saman saattoi aiheuttaa myös puhelinjohto. Tätä vaaraa voidaan vähentää paljonkin sijoittamalla ylijännitesuojat ja niiden maadoitus esim ilmajohdon viimeiselle pylväälle. Suojat voi tilata sähkö- tai puhelinverkkoyhtiöltä. Tällaiset tapaukset ovat kuitenkin käyneet harvinaisemmiksi, kun sähkö-. ja puhelinjohdossa on siirrytty eristimille asennetuista (”kirkkaista”) johdoista muovieristeisiin johtoihin (sähköllä AMKA, puhelimella MU ym). Samaan suuntaan ovat vaikuttaneet sähköverkon ja rakennusten parantuneet maadoitukset sekä se, että ilmajohtoverkoissakin käytetään viimeisenä johdonosana maakaapelia. Nämä toimenpiteet eivät täysin estä salamavahinkoja, mutta vähentävät ja vaimentavat ilmiötä.
Jos salama iskee suoraan taloon tai sen lähelle, salamavirta hakeutuu kaikkiin kohtaamiinsa metalliosiin, niihin luettuna taloa syöttävä sähkö- ja puhelinjohto. Tällöin siis salama ”menee” johtoon eikä ”tule” taloon johtoa pitkin. Muovieristeisestä johdosta pystyy usein päättelemään tilanteen: Jos johto on vaurioitunut eniten läheltä taloa ja esim muovin sulaminen vähenee poispäin mentäessä, kyseessä on tilanne, jossa salama on ”mennyt” ´johtoon. Jos vauriot lisääntyvät talosta poispäin, salama on ”tullut” johdosta taloon.
Uskomuksia, harhakäsityksiä
”Sateenvarjo on vaarallinen ukonilmalla”
Sateenvarjon sanotaan keräävän salamia ja siksi ei sateenvarjoa tulisi käyttää ukonilmalla. Todellinen tilanne on kuitenkin se, että sateenvarjo ei vedä salamia puoleensa. Jos salama on iskee kohtaan, jossa juuri olet ilman sateenvarjoa, se iskee suoraan sinuun. Jos sinulla on samassa tilanteessa sateenvarjo, salama iskee ensin sateenvarjoon ja sitten sinuun. Eli sateenvarjo ei vaikuta suuntaan eikä toiseen.
Samanlaisia käsityksiä esiintyy esimerkiksi golfmailojen vaarallisuudesta ukonilmalla.
”Aukealla paikalla pitää mennä makuulle, ettei salama osu”
Tämä uskomus perustuu hiukan samaan kuin edellinenkin, eli uskotaan että salama hakeutuu kaukaakin muuta maastoa korkeammalle ulottuvaan seisovaan ihmiseen. Kuitenkin kun on kyseessä alle kaksimetrinen uloke (eli ihminen), salama ohjautuu ihmiseen enintään silloin, jos se muuten olisi iskemässä muutaman metrin päähän hänestä. Makuulle mennessä kasvaa puolestaan se jännite, joka ihmiseen kohdistuu maahan hakeutuneen salamavirran vuoksi. Todennäköisyys selvitä kohdalle osuneesta salamasta on täten suurempi seistessä kuin makuulla. Sitten aivan käytännön näkökohta: Ukonilmaan liittyy lähes aina sade. Sateessa on paljon mukavampaa seistä sateenvarjon alla kuin maata märässä maassa.
”Ukkosenjohdattimen on oltava kullattu ja piikkimäinen ”
Ukkosenjohdattimen muodolla on hyvin vähän merkitystä sen tehokkuuteen. Todellinen tehokkuus riippuu johdattimen sijoituskorkeudesta sekä maadoituksen ja maadoitusjohtimen tehokkuudesta. Kultauksella tai muilla erikoisilla materiaaleilla ei ole mitään vaikutusta. Ukkosenjohdatin saa olla jopa ruostunut, kunhan maadoitusjohtimen liitos pysyy hyvin sähköä johtavana. Jos ”johdatin” (josta edellä on käytetty nimitystä sieppaustanko) on terästä ja maadoitusjohdin kuparia, niiden liitos syöpyy helposti, ellei kuparijohtimelle ole käytetty asianmukaista liitintä..
Ukkoskertomuksia
San Marcon kellotorni Venetsiassa
Tornilla on korkeutta yli 100 m ja alueen salamatiheys on suuri. Vuonna 1388 silloin puurakenteinen torni vaurioitui pahoin salaman iskussa. Vuonna 1417 torni tuhoutui salamaniskun sytyttämässä tulipalossa. Vuonna 1489 torni paloi poroksi. Vuosina 1548, 1565 ja 1653 torni vaurioitui enemmän tai vähemmän vakavasti ja v 1745 salama raunioitti koko tornin. Torni korjattiin, mutta se vaurioitui jälleen vakavasti vuosina 1761 ja 1762. Vuonna 1776 torniin asennettiin ”Franklinin tanko” eli ukkosenjohdatin ja sen jälkeen torni ei ole vaurioitunut salamaniskusta. (SFS 609 siv 158).
Suomalaiset kirkot
Sähkötarkastuskeskus antoi vuonna 1993 ohjeen kirkkojen salamasuojauksesta. Vuosina 1998-2007 ei Suomessa ole palanut yhtäkään kirkkoa salaman iskun seurauksena (SFS 609 siv 158).
Kuolemantapauksia Suomessa
Juhannuksena 1999 60-vuotias mies kuoli salaman aiheuttamiin vammoihin Mustasaaressa. Mies oli viettämässä juhannusta huvilassa, kun salama iski yöllä savupiippuun.
Taimikkoa raivannut nuori mies sai surmansa v 2001 salaman osuttua 15 m korkeaan koivuun Liperissä. Toinen metsuri oli 20 m päässä iskukohdasta ja säilyi vammoitta. Kyseessä oli 3 m korkuinen taimikko, jossa oli muutamia 10-15 m korkeita lehtipuita.
Heinäkuussa 2003 Merikarvian leirintäalueella salama osui puuhun, jonka alta keski-ikäinen nainen oli hakemassa tavaroita lastensa kanssa. Nainen kuoli ja kuusi muuta ihmistä loukkaantui..
Elokuussa 2003 kuoli ravustamaan menossa ollut mies salaman iskettyä rantakoivuun Pirkkalassa.
(SFS 609 siv 157).
Ukkoskuvaajan kokemuksia
Tamperelainen luontokuvaaja päätti ottaa valokuvia öisestä ukonilmasta. Hän piti kotiovellaan kameran suljinta auki 30 sekuntia kuvaa kohti. Yhtäkkiä pamahti. Salama iski rivitalojen välissä olevaan pihavajaan tai aivan sen viereen, noin 20-30 m päähän kuvaajasta. Pamaus oli kova, mutta kenellekään pihapiirissä ei käynyt mitenkään. Kun kuvaajan kuulo palaili, alkoivat autojen varashälyttimet soida ja ihmisiä kertyi parvekkeille.
Valokuvassa näkyy, kuinka ”puun paksuinen” salama tulee pilvestä vajan päätyyn. Salama ei osunut lipputankoon, joka oli puolessa välissä kuvaajaa ja vajaa. Salama ei myöskään osunut vajaa korkeampiin asuinrakennuksiin. (Helsingin Sanomat 18.8.2001).
Salamaniskussa loukkaantui yli 90 ihmistä Norjassa
Yli 90 ihmistä joutui sairaalahoitoon, kun salama iski autoralliradalle Itä-Norjassa. Useimpien loukkaantuneiden vammat osoittautuivat lieviksi. Salamanisku ei tiettävästi aiheuttanut kuolonuhreja.
Radalla oli käynnissä rallin Norjan mestaruuskisat, kun salama iski ensin kuulutustorniin ja sitten aitaan, johon nojaili satoja katsojia. Jyrähdyksen jälkeen aidan luona makasi ihmisiä maassa, sähköt olivat katkenneet ja ihmiset olivat paniikissa. Silminnäkijöiden mukaan salama aiheutti kipinöintiä aidassa, sateenvarjoissa, retkituoleissa ja muissa metalliesineissä. (Helsingin Sanomat 4.8.2008).
Kesämökkiläisen kokemuksia
Taipalsaarella vuonna 1968 salama iski suureen mäntyyn n 15 m päähän kesämökistä. Mökistä 30 m päässä olevan auton radiosta oli männyn ohi maata pitkin vedetty mökkiin johto, jonka päässä oli autoradioon yhdistetty kaiutin. Salama kulki johtoa pitkin sekä mökkiin että autoon. Istuin kaiuttimen vieressä sylissäni muutaman kuukauden ikäinen vauva. Pamaus oli kova ja pamauksen jälkeen mökissä helisi säleitä, joita salama oli irrottanut mökin lattiasta. Muuten ei minulle eikä vauvalle käynyt kuinkaan. Mökin kaiutin ja auton radio hajosivat, mutta autoon ei tullut muita vaurioita. Kaiuttimen johto oli monesta kohtaa poikki ja eristeet olivat sulaneet. Männyn kylkeen jäi syviä uria. Mökissä ei ollut sähköä eikä puhelinta.
Vuonna 1975 salama iski lähistöllä olevan mökin viereiseen kallioiseen kohtaan. Isku tupsautti ilmaan kalliolla olevista turpeista ydinräjähdyksen pilveä muistuttavan pölypilven. Salama ei osunut paikalla kasvaviin kitukasvuisiin puihin, vaan maahan niiden väliin. Salamavirta jatkoi kulkuaan mökkiin ja mökissä oleviin metallisiin ikkunaverhotankoihin hypäten ikkunasta toiseen. Verhot alkoivat savuta. Kun vastaan tuli puhelin, salama rikkoi sen ja jatkoi matkaansa puhelinilmakaapeliin sulattaen kaapelin eristystä muutamia kymmeniä metrejä. Mökin omistaja uskoi salaman tulleen mökkiin puhelinjohtoa pitkin ja siirsi myöhemmin puhelimen rakentamaansa puhelinkioskiin. Kuitenkin salaman kulku oli selvästi nähtävissä. Mm puhelinjohto oli pahiten sulanut mökin puoleisesta päästään ja sulaminen väheni kauemmas mentäessä. Jos salama olisi iskenyt johtoon ja tullut siitä mökkiin, olisi kauempana johdossa ollut pahiten vaurioitunut kohta, josta molempiin suuntiin vauriot olisivat vähentyneet. Mökissä ei ollut sähköjä. (Otso Kuusisto /STEK).