Bliksemafleider

Geschiedenis

Bliksem kan schade toebrengen aan structuren van de meeste materialen (metselwerk, hout, beton en zelfs staal). De enorme stromen die daarbij optreden, kunnen materialen en vooral water tot hoge temperaturen verhitten. Dit veroorzaakt brand, sterkteverlies en explosies door oververhitte stoom en lucht.

Europa

De kerktoren was meestal het hoogste bouwwerk in middeleeuwse Europese steden en dorpen. Het was ook het gebouw dat vaak door de bliksem werd getroffen. Vroeger probeerden christelijke kerken de schade van de bliksem te voorkomen door gebeden. Priesters baden,

"temper de vernietiging van hagel en cyclonen en de kracht van stormen en bliksem; controleer vijandige donderslagen en grote winden; en werp de geesten van stormen en de krachten van de lucht neer."

Peter Ahlwardts ("Reasonable and Theological Considerations about Thunder and Lightning", 1745) zei dat mensen die zich tegen bliksem wilden beschermen, overal heen moesten gaan behalve in of rond een kerk.

In Europa werd de bliksemafleider uitgevonden door een theoloog en natuurwetenschapper, Václav Prokop Diviš, tussen 1750 en 1754. Hij is de uitvinder van de eerste geaarde bliksemafleider, die hij op 15 juli 1754 oprichtte in de tuin van zijn huis in Přímětice u Znojma. Hij bestond uit 400 scherpe metalen pinnen die bovenaan een 42 m hoge steunmast waren bevestigd. De constructie werd vastgemaakt met drie metalen kettingen, die geleidend verbonden waren met de ijzeren aardingskegels die in de ingepakte grond waren begraven. Hij beschreef zijn "weermachine" in de verhandeling "Descriptio machinae meteorologicae". Het oorspronkelijke idee was om voortdurend de elektriciteit uit de wolken te zuigen en zo de bliksem en het onweer daadwerkelijk te voorkomen, alleen moest de machine, mocht dit mislukken, ook in staat zijn de verlichting direct aan te trekken en naar de grond te leiden. Hij stelde voor zijn machine te gebruiken op kerktorens en schepen. Hij stuurde zijn waarnemingen over de werking van de machine naar Jan Antonín Scrinci, de natuurkundeprofessor aan de Karelsuniversiteit in Praag, die ze publiceerde in "Prager Postzeitungen", "Brünner Intelligenz-Zettel" en in "Stuttgartisches Journal". De machine wordt ook genoemd door Leonhard Euler in "Lettres à une Princesse d' Allemagne". In 1755 vroeg Diviš aan keizer Ferdinand I van Oostenrijk of hij op verschillende plaatsen meer machines mocht bouwen voor het welzijn van het volk. De keizer liet het voorstel beoordelen door de wiskundigen in Wenen, maar die weigerden het. Abbé Marci, hofwiskundige en vriend van Diviš, merkte op: "Blasphemant, quae ignorant" (veroordelen wat men niet weet). In 1756 werd de machine door de wind beschadigd en vervolgens herbouwd, waarna op 10 maart 1760 boze dorpelingen van Přímětice het bouwwerk afbraken en Diviš de schuld gaven van de droogte die de regio dat jaar trof. Later in het jaar, na de zomer waarin het onweer veel schade toebracht aan de velden en wijngaarden, smeekte de bevolking hem de machine te herbouwen, wat hij deed op het terrein van het klooster van Loucky, en een andere bouwde op de top van de kerktoren in Přímětice.

Verenigde Staten

In de Verenigde Staten werd de puntige bliksemafleider, vaak ten onrechte de "bliksemafleider" genoemd, uitgevonden door Benjamin Franklin als onderdeel van zijn baanbrekende onderzoek naar elektriciteit. Franklin dacht dat, met een ijzeren staaf geslepen tot een punt aan het einde,

"Het elektrische vuur zou, denk ik, geruisloos uit een wolk worden getrokken, voordat het dicht genoeg bij kon komen om toe te slaan [...]."

Franklin speculeerde verscheidene jaren over bliksemafleiders vóór zijn gerapporteerde vliegerexperiment. Dit experiment vond in feite plaats omdat hij het beu was te wachten tot de Christ Church in Philadelphia klaar was, zodat hij er een bliksemafleider op kon plaatsen. Er was enige weerstand van kerken die vonden dat het de goddelijke wil tartte om deze staven te installeren. Franklin stelde daar tegenover dat er geen religieus bezwaar is tegen daken op gebouwen om neerslag tegen te houden, dus zou de bliksem, waarvan hij bewees dat het gewoon een gigantische elektrische vonk was, niet anders moeten zijn. Als een daad van filantropie besloot Franklin de uitvinding niet te patenteren.

In de 19e eeuw werd de bliksemafleider een symbool van Amerikaanse vindingrijkheid en een decoratief motief. Bliksemafleiders werden vaak versierd met glazen bollen (die nu door verzamelaars worden gewaardeerd). De ornamentele aantrekkingskracht van deze glazen bollen werd ook verwerkt in windwijzers.

Ballen van massief glas werden soms gebruikt in een methode die blikseminslag op schepen dacht te voorkomen. Niet omdat het werkte, want dat deed het niet, maar omdat het veel onthult over het pre-wetenschappelijke denken. Glazen voorwerpen geleiden elektriciteit niet goed. Ze worden zelden door de bliksem getroffen. Daarom, zo luidt de theorie, moet er iets aan glas zijn dat de bliksem afstoot. Daarom was de beste methode om een blikseminslag op een houten schip te voorkomen het ingraven van een kleine massieve glazen bol in de punt van de hoogste mast. Het willekeurige gedrag van de bliksem zorgde ervoor dat de methode ook na de ontwikkeling van de maritieme bliksemafleider, kort na Franklins eerste werk, een goede naam kreeg.

Nikola Tesla's U.S. Patent 1.266.175 was een verbetering van bliksemafleiders. Het patent werd verleend vanwege een fout in Franklins oorspronkelijke werkingstheorie; de puntige bliksemafleider ioniseert in feite de lucht om zich heen. Dit maakt de lucht geleidend, waardoor de kans op een inslag toeneemt. Vele jaren na ontvangst van zijn octrooi schreef Dr. Tesla in 1919 een artikel voor The Electrical Experimenter getiteld "Famous Scientific Illusions", waarin hij de logica van Franklins puntige bliksemafleider uitlegt en zijn verbeterde methode en apparaat onthult.

 
Houten kerk met bliksemafleiders en aardingskabels