Blixtstång (åskledare): funktion, historia och användning

Blixten kan skada konstruktioner av de flesta material (murverk, trä, betong och till och med stål). De enorma strömmarna kan värma upp material, och särskilt vatten, till höga temperaturer. Detta kan orsaka brand, förlust av hållfasthet och explosioner från överhettad ånga och luft.

Europa

Kyrkotornet var vanligtvis den högsta strukturen eller byggnaden i medeltida europeiska städer och byar. Det var också den byggnad som oftast träffades av blixten. Tidigt försökte de kristna kyrkorna förhindra skador från blixten genom böner. Prästerna bad,

"Minska hagel och cykloner och stormens och blixtens kraft, kontrollera fientliga åskväder och starka vindar och förkasta stormens andar och luftens krafter."

Peter Ahlwardts ("Reasonable and Theological Considerations about Thunder and Lightning", 1745) sa att människor som ville skydda sig mot blixtar borde gå var som helst utom i eller i närheten av en kyrka.

I Europa uppfanns åskledaren av teologen och naturvetaren Václav Prokop Diviš mellan 1750 och 1754. Han är uppfinnaren av den första jordade åskledaren, som han satte upp den 15 juli 1754 i trädgården till sitt hem i Přímětice u Znojma. Den bestod av 400 vassa metallspikar som var fästade i toppen av en 42 meter hög stödmast. Konstruktionen var fäst med tre metallkedjor som var ledningsmässigt kopplade till järnjordkoner som var nedgrävda i den packade jorden. Han beskrev sin "vädermaskin" i avhandlingen "Descriptio machinae meteorologicae". Den ursprungliga idén var att kontinuerligt suga ut elektriciteten ur molnen och på så sätt faktiskt förhindra blixtar och stormar, men om detta misslyckades skulle maskinen också kunna attrahera belysningen direkt och leda den till marken. Han föreslog att hans maskin skulle användas på kyrktorn och fartyg. Han skickade sina observationer om maskinens funktion till Jan Antonín Scrinci, fysikprofessor vid Karlsuniversitetet i Prag, som publicerade dem i "Prager Postzeitungen", "Brünner Intelligenz-Zettel" och i "Stuttgartisches Journal". Maskinen nämns också av Leonhard Euler i "Lettres à une Princesse d' Allemagne". År 1755 bad Diviš kejsar Ferdinand I av Österrike att låta honom bygga fler maskiner på flera platser för folkets bästa. Kejsaren lät matematikerna i Wien bedöma förslaget, men de avslog det. Abbé Marci, hovmatematiker och Diviš' vän, kommenterade: "Blasphemant, quae ignorant" (fördömer vad de inte vet). År 1756 skadades maskinen av vinden och byggdes sedan om, och den 10 mars 1760 rev arga bybor i Přímětice ner konstruktionen och gav Diviš skulden för den torka som drabbade regionen det året. Senare under året, efter sommaren då åskvädret gjorde stor skada på åkrar och vingårdar, bad folket honom att återuppbygga maskinen, vilket han gjorde i Loucky-klostrets hägn, och byggde en annan maskin på toppen av kyrktornet i Přímětice.

Förenta staterna

I USA uppfanns den spetsiga åskledaren, som ofta felaktigt kallas "åskledare", av Benjamin Franklin som en del av hans banbrytande utforskningar av elektricitet. Franklin trodde att en järnstång med en spetsig spets i ändan,

"Jag tror att den elektriska elden skulle dras ut ur ett moln i tysthet, innan den kunde komma tillräckligt nära för att slå till [...]."

Franklin spekulerade i åskledare i flera år innan han rapporterade om sitt drakexperiment. Detta experiment ägde faktiskt rum eftersom han var trött på att vänta på att Christ Church i Philadelphia skulle bli färdig så att han kunde placera en åskledare ovanpå den. Det fanns ett visst motstånd från kyrkor som ansåg att det var att trotsa gudomlig vilja att installera dessa stavar. Franklin kontrade att det inte finns några religiösa invändningar mot att taket på byggnader ska stå emot nederbörd, så blixten, som han bevisade var helt enkelt en gigantisk elektrisk gnista, borde inte vara annorlunda. Som en filantropisk handling beslutade Franklin att inte patentera uppfinningen.

På 1800-talet blev åskledaren en symbol för amerikansk uppfinningsrikedom och ett dekorativt motiv. Blixtledare var ofta försedda med dekorativa glaskulor (som nu är uppskattade av samlare). Dessa glaskulor har också använts som prydnadsföremål i väderleksvisare.

Ibland användes bollar av massivt glas i en metod som skulle förhindra att blixten slog ner på fartyg. Det är värt att notera här, inte för att det fungerade, vilket det inte gjorde, utan för att det avslöjar en hel del om förvetenskapliga tankegångar. Glasföremål leder inte elektricitet bra. De träffas sällan av blixten. Därför, säger teorin, måste det finnas något i glas som stöter bort blixten. Den bästa metoden för att förhindra att ett träfartyg träffas av blixten var därför att gräva ner en liten solid glaskula i spetsen på den högsta masten. Blixtens slumpmässiga beteende gjorde att metoden fick god trovärdighet även efter utvecklingen av den marina åskledaren strax efter Franklins första arbete.

Nikola Teslas amerikanska patent 1 266 175 var en förbättring av åskskydd. Patentet beviljades på grund av ett fel i Franklins ursprungliga funktionsteori; den spetsiga åskledaren joniserar faktiskt luften runt omkring sig själv. Detta gör luften ledande, vilket i sin tur ökar sannolikheten för ett nedslag. Många år efter att ha fått sitt patent skrev dr Tesla 1919 en artikel för The Electrical Experimenter med titeln "Famous Scientific Illusions", där han förklarar logiken bakom Franklins spetsiga åskledare och avslöjar sin förbättrade metod och apparat.