Zer egin ekaitza denean?

Aurreko alean (hau da, "Elhuyar. Zientzia eta Teknika" 76, 1993.eko urria alean), "Atmosferako elektrizitatea. Tximista eta beste" izeneko artikuluan atmosferako fenomeno elektrostatikoak ikusi genituen, eta oraingo honetan batez ere tximistei eta babesei buruz arituko gara.

Trumoi-hodeien egitura. Sorrera eta eboluzioa

Trumoi-erasoen portaera eta karga elektrikoen banaketa ulertzeko, beren egitura orokorraren azalpenetik abiatuko gara, horretan egitura mekaniko-termodinamikoa funtsezkoa delarik.

Trumoi-erasoetako hodeiak gelaka antolaturik daude, gela bakoitza ia independenteki kontsidera daitekeelarik, eta gela bakoitzean gertatzen dena guztietan antzeratsu gertatzen delarik. Demagun, beraz, horrelako gela bat, eta azter dezagun beraren eboluzio denborala. Horretaz, 6. irudian eboluzio horren hiru etapa adierazi dira eskematikoki, alegia, hasierako hazte-fasea, gela heldua eta azken fasea irudikaturik. Has gaitezen hiru fase hauen deskripzio laburra eginez.

Lehenengo fasean hodeia puztu eta hazi egiten da, airean goranzko korronteak ageri direlarik, aldi berean inguruko airea bereganatuz. Gainera, gorantz doan neurrian gero eta abiadura handiagoz igotzen da airea. Heldutasun-fasera heltzean, hodeia hasieran baino askoz ere handiagoa eta altuagoa da, eta beraren barnean norantza desberdinez antolatzen dira korronteak. Alde batean beheranzko korronte bortitza sortzen da eta horrek lagundu egiten du ur-tanta lodien edo txingorra erortzea, behean ekaitz modura euri-jasa bortitza sortuz. Garai horretan sortzen dira nagusiki tximistak. Modu berean hori baino lehentxeago haize freskoaren boladak sortzen dira lurrazal inguruan.

Denborarekin, hodeiaren bizitza bukatuz doan neurrian, erasoa indarra galduz doa, eta hirugarren fasean gela barruko aire-korronteak baretu egiten dira, beheranzko joeraz, eta euria bera ere arinduz doa. Goitik hodeia barreiatu egiten da, ingude forma harturik. Trumoi-erasoaren amaiera iritsi da.

Aipaturiko eboluzio horretan, Fisikaren aldetik zenbait alderdi interesgarri daude, konkretuki korronteen sorreraren azalpen mekaniko-termodinamikoa alde batetik eta karga elektrikoaren banaketa bestetik. Lehenengoaz ez gara hemen luze arituko, horretaz erreferentziako lanetan informazio aski aurki baitaiteke. Bigarrenaz diogun ezen, trumoi-erasoetako gela helduaren kasuko karga elektrikoen egitura, 7. irudian ageri denaren antzerakoa dela.

Bertan ikus daitekeenez, goiko aldea positiboki kargaturik dago, behekoa nagusiki negatiboa den bitartean. Dena den, beheko partean bada eskualde txiki bat, zeinean karga positiboa dagoen eta, gainera, euri bortitzaren eskualdean kokaturik dagoen. Ez da oso argi ulertzen, eskualde horren funtzionamendua zein den.

7. irudia. Trumoi-erasoetako gela helduaren egitura elektrikoa.

Kargen banaketarako mekanismoa

Aurreko atalean agertutako hodeien egitura elektrikoa nola sor daitekeen galde daiteke. Alde batetik egitura hori neurketen bidez nahikoa ondo frogaturik dagoela esan dezakegun arren, bestetik, banaketa hori sortzen duen mekanismoa azaltzeko, ez teoria bakarrik, ez egokirik, ez dagoela aitortu behar da.

8. irudia. Abiadura handiz erortzen ari den tantaren ioien portaera.

Trumoi-erasoen behealdeko karga oso handia da, hodeiaren eta lurrazalaren artean 20, 30 edo 100 milioi volteko potentzial-diferentzia sortzeko modukoa, alegia; 50 km-ko geruzatik lurrazalera dauden 0.4 milioi voltekoa baino askoz ere handiagoa. Potentzial-diferentzia ikaragarri hori da tximistak sortaraziko dituena, horrelako deskarga bakoitzean lurrazalera 20~30 coulomb eramaten direlarik. Galde daiteke ea hodei-gelako sistemak errekuperatzeko zenbat denbora behar duen.

Neurketek diotenez, batezbeste bost segundo edo behar dira. Alegia denbora hori pasatuta prest dago sistema beste deskarga baterako, nahiz eta prozesua nahikoa aleatorioa den; hodeiaren geometria eta baldintzak etengabe aldatuz baitoaz. Dena den, horrek egiten du 4 ampereko korrontea trumoi-hodeiaren mekanismoan, eta horretarako barruko karga positibo eta negatiboak erritmo horretan banatu beharko dira, eta hori azaltzeko teoria egokia beharko da.

Esperientziako datuen arabera, argi dago trumoi-erasoen kasuan lotura handia dagoela euri-jasen eta aktibitate elektrikoaren artean, eta fenomeno elektrikoak prezipitazio bortitza hastearekin batera agertzen direla. Badira, halaber, zenbait baldintza karga-banaketa azaltzeko edozein teoriak bete behar dituenak:

• Goian karga positiboa eta behean negatiboak geratu behar du.
• Karga-banaketak zenbait amperetako balioa azaltzeko gai izan behar du.
• Prozesuak uraren izozte-puntutik behera ere gertatu behar du, eta egoera solidoan erortzen den prezipitazioarekin bateragarria izan behar du.

Hauek eta beste batzuk azaltzeko, teoria desberdinak asmatu dira, baina batek ere ez du ematen azalpen oso eta egokirik. Dena den, horrelako teoria baten adierazpena egingo dugu, gauzak nola gerta daitezkeen azaltzeko asmoz, baina erabatekoa ez dela jakinaren gainean egonik. Teoria hori Wilson-en teoria da

9. irudia. Tximistaren sorreran ageri den pauso liderraren itxura.

Wilson-en teorian eremu elektriko baten barnean erortzen ari den ur-tantaren portaera aztertzen da (berdin dio izoztuta egoteak). Eremuaren kausaz, momentu dipolar induzitua izango du tantak, beheko partea positiboa eta goikoa negatiboa izanik, 8. irudian ageri den modura. Airean lehenago aipaturiko ioi handiak ere badaudela kontsideratuko dugu jarraian. Tanta erortzen ari delarik, ioietara hurbiltzean ioi positiboak aldaratu egingo dira beheko aldetik eta bestetik zail izango dute tantaren goiko partera hurbiltzea; tantak bizkor erortzen ari baitira eta ioi handiak astiro baitabiltza. Bestalde, hurbiltzean, tantak ioi negatiboak erakarri egingo ditu eta hauek harrapaturik gera daitezke, denetara tantak karga negatiboa harturik. Horrela karga negatiboa hodeien behealdera eramango litzateke, hodeiaren egitura nolabait azaldurik.

Dena den, teoria horrekin argitu gabeko zenbait problema badago. Hasteko, trumoi-hodeietan dagoen karga-banaketa oso handia da, eta atmosferako ioi arrunten hornidura ez da horretarako nahikoa. Arrazoi horregatik Wilson-ek eta bestek ioien iturri gehigarria proposatu izan dute; ondoko modura laburbil daitekeena. Karga-banaketa hasi eta gero, oso eremu elektriko bortitzak ageri dira toki txikietan eta, horien eraginez, airea erraz gera daiteke ionizaturik. Oso kargaturik dagoen punturik badago (tanta txikia adibidez), “eskubila-deskarga” gerta daiteke.

Eremu elektriko bortitzaren eraginez elektroiak azeleratu egiten dira, atomoekin talka eginez elektroi gehiago erauziz eta atzean karga positiboak utziz. Horrela katen erreakzio moduko bat sor daiteke lokalki, ioien bilketa handiak sortuz. Posible da hodeien barnean horrelako zerbait gertatzea, eta horrela ioien horniduraren arazoa azaldurik geratuko litzateke. Baina, egia esan, ez dago oso garbi, gauzak egiazki horrela gertatzen direnentz.

Edozelan ere, aurreko azalpenaren bidetik, atmosferako elektrizitatearen sorrera uler dezakegu, neurri batez bederen. Gauzak honelaxe gertatzen dira gutxi gora-behera, trumoi-hodei baten barnean. Aire-korronteen kausaz, ioien eta ur--tanten edo izotz-partikulen arteko eraginez, karga positiboak eta negatiboak banaturik geratzen dira.

10. irudia. Itzultze-argiketa gorantz doa liderrak jarritako bidetik.

Karga positiboak hodeiaren goialdera eramaten dira eta negatiboak behealdera, tximisten bidez azken hauek bertatik lurrazalera pasatuko direlarik eta hodeia desegitean karga positiboak goiko geruzetara pasatu eta barreiatu egingo direlarik. Bestetik, trumoi-erasoetan sorturiko atmosferako geruzen arteko banaketa hori, poliki deskargatuz doa eguraldi oneko eskualdeetan, bai izpi kosmikoez eta bai bestelako bidez sorturiko ioiek aireari emandako eroankortasunari esker. Oreka dinamikoan dagoen prozesu orokor hau etengabe gertatzen ari da Lur planetan zehar.

Tximisten prozesuaren azalpena

Tximisten prozesua azaltzeko, tximistik arruntenaren kasua aipatuko dugu; hodeiaren behealde negatiboaren eta lurrazaleko eskualde positiboaren artean gertatzen dena, mota desberdinetako tximistetan gertatzen diren prozesuak koalitatiboki ulertzeko egokia baita.

Esan dugunez, kasu horretan trumoi-hodeien behealdean dagoen karga negatibo pilatua, tximisten bidez pasatzen da lurrazalera. Nola, ordea? Hurrengo lerroetan kasurik arruntena deskribatzen saiatuko gara.

Hodeiaren behealdea, parean duen lurrazala baino askoz ere negatiboagoa da eta, beraz, elektroiak lurrerantz azeleratuko dira. Dena den, tximista oso bide zehaztutik bideratzen da, ondoko prozesuaren arabera. Lehenengo eta behin “pauso liderra” deritzon zerbait sortzen da. Horrelako bakoitza zuzenaren formakoa da, 50 m inguruko luzera du eta hodeitik datorren karga negatiboz beterik dago. Pauso bakoitza oso bizkor ematen da (argiaren abiaduraren seirenaz edo) eta gero gelditu egiten da, 50 bat mikrosegundoz, ondoren beste pauso bat emateko, norabidea aldatuz, denetara 9. irudiaren antzeko bidea eginez.

Tximistak jotako gaztea, bizirik, tximistak erretako jantzien parean.

Pauso liderra lurrera iristean, “hari eroale” baten moduko bidea dago, hodeiko karga lurrera pasarazteko. Horrela, ikusten den tximista gauzatzen da, hots, tximista gorantz abiatzen da 10. irudian ageri den moduan; lurra ukitzean abiatzen baita deskarga. Horregatik itzultze-argiketa deritzo. Batezbeste, tximistaren deskargako korronteak 10.000 A-ko gailurra eduki dezake, oso denbora laburrean noski, denetara 20 coulomb garraiatuz.

Prozesuan erabilitako energia argi, soinu-argiketa pasa eta gutxira entzun ohi den trumoi izeneko zarata-, irrati-uhin eta bero bihurtzen da nagusiki. Pauso liderrak sorturiko kanalean lor daitekeen tenperaturaren gailurra oso altua izan arren (30.000 °C ingurukoa) gailurraren iraupena segundo-miloiren gutxi batzuetakoa izanik, tximistak jotako pertsonen arropak ozta-ozta erretzeko baino ez da. Hala ere, zenbait kasutan basoak erretzen hasteko txinpartak sortzeko gai izaten da, noski. Eta bestalde, airearen superberoketa horrek trumoiak sortarazten dituzten talka-uhinak sortzen dituzte.

Dena den, aurreko prozesua ez da zertan lehengo deskarga bakarrarekin amaitu behar. Itzultze-argiketa desagertzean, beste lider bat doa beherantz, oraingoan geldialdirik gabekoa, eta berriro dator deskarga. Prozesua zenbait aldiz errepika daiteke, hurrengo tximistararte.

Aurreko deskripzioan ez dugu aparteko elementurik kontutan hartu, hala nola lurrazala launa kontsideratu dugularik. Ez dugu ezer esan, lokalki sor daitezkeen forma geometrikoez, eta objektu zorrotzek (eraikuntza garaiek, bakarrik dauden zuhaitzek, mendi-gailurrek,...) eduki dezaketen eragin lokalaz, tximista puntu batera edo bestera bideratzeko orduan. Baina horretaz hurrengo ataletan mintzatuko gara.

Tximistorratzen egitura

11. irudia. Tximistorratzaren bidezko babesaren egitura.

Franklin izan zen tximistorratzak prestatzeko ideia iradoki zuen lehena, trumoi-hodeien elektrifikatze-prozesua frogatu eta gero bertatiko korrontea arriskurik gabe bideratzeko asmoz. Etxea tximistorratzaren bidez babesteko modua 11. irudian ageri da eskematikoki. Bertan ikus daitekeenez, tximistorratza lurrera konektaturik dago metalezko kable edo xafla baten bidez (kobrezkoa izan ohi da). Ideia oso sinplea da, alegia, tximista irits daitekeenerako bide egokia jartzea, korrontea bertatik lurrera bestelakoetan kalterik egiteke trabarik gabe abia dadin.

Labur esanda, berez, tximistorratzak bere inguruan eroriko liratekeen tximistak bideratzeko balio du, eta korrontea zuzenean eta arriskurik gabe lurrera eramateko funtzioa betetzen du. Dirudienez, bere altueraren erradioan eroriko liratekeenak bilduko lituzke eta, autoreen arabera, erpina puntan edukita 45°-ko azpiko konoa babestuko luke.

Bestalde, gaur egun, etxeetako instalazio elektrikoa egitean oso kontutan hartzen da arazo hau eta aparatu gehienak lurrerako konexioaz egiten dira, horretarako lurrera konektaturiko hirugarren haria jartzen delarik.

Trumoi-erasoetan hartu behar diren segurtasun-neurriak

Aurreko ataletan esandakoaren arabera, kontuz ibili behar da trumoi-erasoen kasuan, ahal dela pertsonen gainetik tximisten eragina urruntzeko. Jarraian datozenak, UZEI-k argitaraturiko Meteorologia Hiztegian datozen gomendioak dira, bi multzotan sailkaturik. Neurri horien egokitasuna lehenago azaldutakoaren arabera eztabaida daiteke.

A) Etxebarnean aurkituz gero

1. Etxebarnean egon irten gabe. Ez hurbildu ate eta leiho irekietara. Deskonektatu behar ez diren tresna elektrikoak eta ez ukitu metalezko zenbait objektu, hala nola labea, hoditeria edo isurbideak.
2. Trumoi-erasoak dirauen bitartean ez da erabili behar tresna elektrikorik.
3. Trumoi-erasoan ez da erabili behar telefonorik, laguntza eskatzeko izan ezik. Telefono haritik sar daiteke tximista.
4. Ez da irten behar lehortzen ari den arropa jasotzera ere.

B) Aire zabalean aurkituz gero

1. Utzi lanari eta urrundu metalezko tresnetatik. Traktore eta bestelako laborantza tresnak lurrarekin kontaktuan egoten dira eta sarritan jotzen ditu tximistak.
2. Autoan sartu, ahal bada, edo auto barruan egonez gero, ez irten. Autoek babes ona eskaintzen dute tximisten aurka.
3. Bilatu etxebarneko babesa. Inguruan etxerik ez balego, sartu koba edo lubaki batera, edo gorde zuhaitz masa baten azpian.
4. Motxilarekin dabilenak, utz dezala motxila lurrean eta belaunikatu haren gainean. Motxilak isolatzaile gisa dihardu.
5. Ilea zutitzen bada, larruazala inurritzen bada edo gauez metalezko objektuetan argitasun urdin bat (Santelmo argia) ikusten bada, tximista erortzear dago. Etzan lehenbailehen lurrean.

Argazkiko irudi harrigarrian ikus daitekeenez, arriskugarria izan daiteke trumoi-erasoak dirauen bitartean zuhaitz garaien babespean jartzea.

Oharra: Tximistak jo dituen pertsonak berpiztu egin daitezke askotan ahoz ahoko arnasketa, bihotz-masaia eta arnasketa artifizial luzea eginez.

Azken oharrari dagokionez, ezkerreko irudian ageri den Toy Trice-ren kasua aipa daiteke adibide modura. Futbol amerikarrean jokatzen ari zela eroritako tximistak jo arren, oskola zulatu eta janzkiek su hartu arren, eta bera arnasarik gabe hilda modura geratu arren, arnasketa artifizialaren eta beste laguntzen bidez “berpiztu” egin zela esan daiteke. Izan ere, arazo honetaz jakitun direnen iritziz, garaiz soroste-lan bizkor eta egokia eginez, tximistaz jotako gehienak bizirik atera daitezke. Martin Uman irakaslearen hitz ironikoak errepikatuz: «Berez, tximista ez da gai pertsonak hiltzeko». Dena den, zoritxarrez, uda honetan bertan hamahiru urteko mutikoa hil zen Etxarri Aranatz-en tximistak jota. Lehen laguntzak beranduegi iritsi ziren.

Bestetik, besterik uste bada ere, tximistak jotako zuhaitz askok bizirik irauten dute, kalte handiegirik pairatu gabe. Esate baterako, irudiko zuhaitzaren kasuan horrelaxe gertatu zen. Tximista hori 1984. urtean erori zen eta zuhaitzak oraindik bizirik dirau. Izan ere, gehienetan korrontea batez ere beren enborren azaletik pasatzen da, barneko egitura hondatu gabe. Dena den, badira kiskalita geratu diren zuhaitzak ere.

6. irudia. Trumoi-hodeien eboluzioaren hiru fase nagusiak: a)Hazte-fasea. b)Heldutasuneko fasea. c)Azken fasea.