Tästäpä nyt sitkeä keskustelu syntyi.
Onneksi jokainen voi lukea fysiikan kirjoista nämä perusasiat. Jos puhutaan asioista niiden oikeilla nimillä niin:
Oletko kokeillut koronailmiötä vastaavilla jännitteillä ja virroilla?
Koronailmiössä ei synny virtaa kuin aivan nimeksi, ilmamolekyylien varautuessa ioneiksi. Jos ilmamolekyylien ionikanava syntyy läpi koko potentiaalieron matkan syntyy valokaari. Sen impedanssi on lähes nolla ja virta kasvaa kohti ääretöntä hetkessä. Tästä esimerkki on salamanisku ukkosella. Koronahan meillä kaikilla on kaikenaikaa, vaikka sen indikointi onkin vaikea tehtävä näillä jännitteillä n. 100-5000 V, joihin arkielämässä varaudumme. Murtohälytin niillä kyllä syntyy. Koska koronassa ei synny virtaa, ei voi syntyä myöskään tehoa, eikä siten myöskään energiaa.
Siitäpä muistui eräs koronailmiön "kokeilu" korkealla jännitteellä, en tiedä volttimäärää, mutta se oli hyvin korkea. Tietoliikennemastoissahan ei saa huonoissa olosuhteissa työskennellä. Ukkosen ilma on sellainen huono olosuhde. Kerran sitten kun ukkonen selvästi alkoi nousta päälle, komennettiin työryhmä kiireesti alas mastosta. Koska sattumalta olin porukasta alimpana, olin myös ensimmäisenä maassa. Kun vilkaisin ylös kavereiden tilannetta, pelästyin todella pahasti. Taivas oli lyijyn harmaa ja koko masto loisti jokaisesta mutterin kulmasta ja jokaisesta pienestäkin ulokkeesta lähtevästä kirkkaan violetista kirkkaasti valaisevasta koronahunnusta. Niin loisti myös mastomiehet, jotka kapusivat kiireesti alaspäin maston ulkopuolisia tikas askelmia. Kädet, jalat, työkalureput, kasvot ja vöistä riippuvat työkalut loistivat kirkkaassa violetissa ilotulituksessa, eivätkä miehet tunteneet sitä mitenkään. Se kaikki varmaan näkyi niin hyvin, koska taivas oli niin tumma. Kun he pääsivät alas ja vilkaisivat mastoa he kauhistuivat samalla tavalla. Kyllä pääsimme nopeasti autoon ja pois siltä mäeltä. Lähikuppilan kahvia ja munkkeja vetäen sitten kuuntelimme ukkosen pauketta kovin vaitonaisina.
Myöhemmin on tullut tavaksi tilaisuuden tulle silmäillä korkeita rakenteita ukkosella tummaa taivasta vasten. Korona ei ole mitenkään harvinainen, olen huomannut. Myös jotkin purjehtijat ovat sen nähneet takilassa, yleensä ikimuistoisesti.
Kysehän on samasta ilmiöstä, joka on katsottavissa juutuubin videoissa, joissa helikopterilla käydään korjaamassa käytössä olevia sähkölinjoja. Heppujen puku on Faradayn häkki, jota ilman ei työskentely onnistu.
Ei ole sama ilmiö. Heppujen tilanne on se, jonka tuolla edellä selitin sen linnun osalle. Siis valokaari. Vaikka heput eivät edes koske kun yhtä johdinta kerrallaan, heidän ja koko ilmassa roikkuvan "elämäni akselin varassa" systeemin "kondensaattorilevy" on niin laaja, että sen varautuminen kerta toisensa jälkeen johtimen huippujännitteeseen vuoroin positiiviseen ja negatiiviseen, saa aikaan jatkuvan valokaaren, vieläpä voimakkaan sellaisen. Korona se ei ole. Faradayn häkki on heillä työturvallisuusväline. Ei koronaa näy myöskään johtojärjestelmän johtimessa, ukkossarvissa eikä stabilointipainoissa.
Jos olisi kyseessä tasajännite, valokaari syntyisi vain siksi aikaa, että "kondensaattorin" molemmat levyt ovat samassa potentiaalissa, tai ainakin niin lähellä samaa, että valokaari sammuu. Kun vaihtojännite nimensä mukaan vaihtelee, se varautuminen toistuu aina uudelleen ja uudelleen.
Me mastomiehetkään emme tietenkään tunteneet mitään varautumisen valokaaren virtaa, koska olimme varautumisen aikana osa sitä mastoa, jonka ukkonen varasi.
"Jos seisoo paljain jaloin haara-asennossa, voi saada kuolettavan sähköiskun." Tuo siis maassa, ilmassa on tilanne vastaavankaltainen, johteena vain on sammalten sijasta ilma ja askeljännitettä vastaava etäisyys on lyhyempi.
Tilanteet eivät ole aivan vastaavat. Maassa kulkeva sähkövirta ja maan resistanssi tekevät ohmin lain mukaisen askeljännitteen, josta se sähköisku saadaan. Sama tapahtuu kertaluontoisella pulssilla salaman iskiessä lehmien laitumen lähelle. Lehmien sorkat kun ovat aika etäällä toisistaan ja hyvin maassa kiinni ne saavat osansa salaman maahan tekemästä (tasaantumis)virrasta ja ohmin lain mukaisen askeljännitteen.
Ilma ei ole johde, paitsi sitten kun se ionisoituu. Ilmaan syntyy sähkökenttä, jonka kenttävoimakkuus [V/m] voidaan laskea ihan suoraan jakamalla johtimien välinen volttimäärä niiden välisellä metrimäärällä. Vaihtojännitteellä pitää vaan muistaa, että se on vektorisuure, ja tuossa 3-vaihe verkon tapauksessa johtimien jännitteiden vaihe-ero on 120°. Samoin 3-vaihe verkon tapauksessa sähkökenttä on edellä mainittu vain aivan lähietäisyydellä. Vähänkin kauempana ne kaikki yhdessä, vektorisuureita kun ovat (3 kertaa 120° = 360°), kumoavat toisensa. Se on yksi syy 3-vaihe verkon käyttämiseen.
Mutta todellakin, askeljännitettä vastaava sähkökenttä on tässä tapauksessa hyvin lyhyt. Siis siinä tyhjässä ilmassa piilee "sähköä", joka realisoituu jos sinne viedään jotain sähköä johtavaa, vaikka lintu. Linnulla on jokin resistanssi, vastus, joka on paljon pienempi kuin ilmalla. Kun lintu lentää johtimien väliin ja joutuu voimakkaaseen sähkökenttään, se muuttaa johtimien väliä kokonsa verran lyhyemmäksi. Iso lintu, kuten joutsen, voi muuttaa sen eristysetäisyyden niin lyhyeksi, että syntyy valokaari, joka surmaa linnun. Tätä tapahtuukin 20 kV:n keskijännitelinjoilla. 110 kV:n ja suuremmilla korkeajännitelinjoilla joutsenetkin vahingoittuvat vain törmäämällä johtimiin, eivätkä sähkön takia, koska johtimien väli on suuri. Koska resistiivinen esine (lintu) sähkökentässä johtaa sähköä ainakin vähän, sen kaikki osat varautuvat samaan jännitteeseen ja seuraavat jopa vaihtosähkön muutoksia valon nopeudella, siinä kulkee vain se virta, joka varautumiseen tarvitaan. Linnun tapauksessa se on hyvin pieni virta. Lintu voi tuntea vain energiaa vastaavan tuntemuksen. Energia on sen kokoa vastaava (sähkökentän osa) jännite, kertaa virta, joka syntyy kun sen koko ruumis varautuu, kertaa 10 ms (millisekuntia), joka on 50 Hz:n verkossa puolen jakson aika. Tuntemus on myös toistuva tärinä vaihtosähköstä johtuen. En osaa arvioida linnun kapasitanssia, mutta pieni se on ja tuo virta lienee lähempänä mikroamppeereita kuin milliamppeereita. Ja jännite lienee pari tuhatta volttia linnun koosta riippuen. Siitä tulisi muutama mikrojoule (j=Ws=VAs). Olematta lintu en osaa sanoa kuinka se sen tuntee.
Vertailuna voi yrittää laskea pieneksi sähköiskuksi tunnetun tapahtuman joulemäärää kun n. 55 kg painava, pitkähiuksinen kädellinen riisuu yltään polyesterivillapaidan ja antaa sitten rautasängylle 5 mm pitkän kipinän (1 mm/ kV = 5 kV). Täysikasvuisen kädellisen vastus lienee n. 200 kohm, joten virta I=U/R = n. 0,05 A l. 50 mA (yli 30 mA pidetään vaarallisena sydämelle). Valokaaren kestoaika täytyisi vielä jotenkin tutkia, mutta olkoon 20 ms. Siitä tulee 5 j. Siis miljoona kertaa tuon onnellisen linnun tälliä suurempi, mutta kylläkin kertaluonteinen tapahtuma. Arvaan, että lintu istuessaan langalle, enemmän säikähtää valokaaren pärisevää ääntä kuin itse tälliä.
Korjatkoon, jos joku on löytänyt tutkimustietoa. Tämä tässä on pelkkää fysiikkaa.
