Hankaussähköä

Julkaistu
Ihokarvat sähkökentässä
4000 voltin sähkökentässä ihokarvat nousevat pystyyn. Kuva: Mika Toivonen

Kylminä talviaamuina villasukat tuntuvat jalassa suorastaan taivaan lahjalta! Villa on pehmeä, kosteutta sitova ja ihanteellinen materiaali lämmöneristykseen.

Lampaasta sellaisenaan kerittynä ja langaksi kehrättynä villa ei kuitenkaan tahdo kestää voimakkaita pesuaineita tai lämpötiloja. Pesukoneen pimeään syöveriin kadotetulle villapaidalle voi yleensä jättää hyvästit. Ainakin se hetkessä venyy ja vanuu muistuttamaan lähinnä aikuiskoon potkuhousuja.

Villan vahvistamiseksi käytetään keinokuituja, esimerkiksi polymetyylimetakrylaattia, eli akryylia tai tuttavallisemmin pleksimuovia. Keinokuituihin sisältyy kuitenkin piirre, mikä kasvattaa alkujaan niin harmittoman luonnonkuituisen villasukan sähköiset ominaisuudet aivan uudelle tasolle.

Kampa ja vesihana
Sähköisesti varautunut kampa vetää puoleensa vesimolekyylejä. Kuva: Mika Toivonen

Sopivasti kokolattiamattoa hangatessa voi muodostua useiden tuhansien, jopa 10 kV:n jännitteitä. Onneksi pulssien lyhytkestoisuuden ja pienten virtojen vuoksi tunnemme tämän lähinnä harmittomana kipinöintinä ja nipistelynä.

Ilmiötä kutsutaan nimellä hankaussähkö tai staattinen sähkö. Varomattomasti ajatellen voi saada käsityksen, että kyseessä olisi jollain tapaa kovin eri tyyppistä sähköä kuin mitä kotimme tuttu pistorasiasähkö tai kauppojen hyllyllä AAA- ja AA-koossa myytävä paristosähkö.

On kuitenkin olemassa vain yhtä ja samaa sähköä. Virta ja jännite tietysti vaihtelevat. Virran kulkusuuntakin voi vaihdella sovitulla taajuudella vaihtovirran aikaansaamiseksi, mutta samaa sähköä kaikki.

Hankaussähkön voi katsoa kuvaavan erästä mahdollista sähkön syntymekanismia, triboelektrisyyttä. Sähkönvarauksia siirretään paikasta A paikkaan B fyysisellä työllä kitkan avulla.

Sähkön syntymekanismeja on toki muitakin, tärkeimpänä sähkömagneettinen induktio, minkä voi katsoa luoneen perustan kaikelle nykypäivän sähkönsiirrolle, generaattoreille ja muuntajille. Pietsosähköisessä ilmiössä sähköä syntyy paineen vaikutuksesta. Termoparissa kahden metallin liitoskohdan lämmittäminen tuottaa sähkövirtaa.

Leydenin pullo
Tiesitkö, että hankaussähköä voi varastoida vanhasta viinipullosta valmistettuun Leydenin pulloon? Kuva: Mika Toivonen

Talvisin kylmä ilma kykenee sitomaan itseensä vähemmän kosteutta, kuivattaen myös talojen sisäilmaa. Kuivan sisäilman voi yleensä ajatella toimivan hyvänä sähköisenä eristeenä. Puhutaan väliaineen suhteellisesta permittiivisyydestä, eli käytännössä kuinka sähkökenttä vaikuttaa ja tulee vaikutetuksi väliaineessa.

Ilman sähköiset ominaisuudet kuitenkin muuttuvat lämpötilan, paineen, ilmankosteuden ja sähkökentän voimakkuuden muuttuessa. Käytännössä mitä kuivempi sisäilma, sen voimakkaampia sähkökenttiä muodostuu.

Aivan kuten salama mieluusti lyö nuotioon tai savupiippuun, riittävän voimakas sähkökenttä myös arkielämän askareiden keskellä voi ionisoida ilmaa, saaden sen lopulta käyttäytymään johteen tavoin.

Pienet salamat ovat iso ongelma elektroniikkateollisuudessa. Siellä aivan kaiken saa maadoittaa henkilökuntaa myöten.

Kattojen lumikuorma

Julkaistu

Kuluneen talven runsas lumentulo on saanut huomion kiinnittymään kattojen lumikuormaan. Lumen poistoon katolta ja räystäistä tiedetään käytetyn mitä erilaisempia apuvälineitä aina haravasta lehtipuhaltimeen.

Kaupunkiympäristössä katolta putoavaan lumeen tulee suhtautua erityisellä vakavuudella, sillä se muodostaa vaaran jalankulkijoiden turvallisuudelle. Suomessa toimii lumenpudotukseen erikoistuneita yrityksiä ja kiipeilyharrastajia, joiden päätä ei huimaa korkeinkaan konttori.

Lumikuorma on Suomessa suurimmillaan kevättalvella kun valtaosan talven lumesta voi katsoa jo sataneen. Kuutiometri ilmavaa puuterilunta voi painaa vaivaiset 40 kg, mutta tiiviiksi pakkaantuneena ja juuri sulaessaan jopa kymmenkertaisen määrän.

Lumen paino sinänsä ei tiivistymisen myötä muutu, sitä vain mahtuu enemmän pieneen tilaan. Lumi myös jossain määrin kerää vettä ympäröivän ilman kosteudesta. Vesimäärä voi hetkellisesti nousta korkeaksikin suojasään sateen aikana, mutta vääjäämättä kaikki katolle satanut vesi valuu sieltä lopulta alas.

Tuulenpieksemä huojuva halkoliiteri on todellisessa vaarassa sortua lumen painosta. Lumen epätasainen jakautuminen aiheuttaa haasteita urheiluhallien rakenteiden kestävyydelle ja tasakatot ovat muita suuremmassa riskissä kärsiä vesivahingoista.

Puolestaan asuinkäytössä oleva ja rakennusmääräyksiä noudattaen rakennettu harjakattoinen omakotitalo tuntuu olevan melko hyvin turvassa. Onnettomuudet liittyvät lumen pudotustilanteisiin, missä isännän kenkä herkästi lipsuu liukkaalla peltikatolla ainoana varusteena savupiipun ympäri kierretty maahan asti yltävä turvaköysi.

Katolla makaava muhkea lumipatja eristää lämpöä, aivan kuten se paukkupakkasten aikaan tarjoaa suojan hangen alla lymyileville kasveille ja metsän eläimille.

Meidän tavallisten kuolevaisten kannattaa siis edetä lumen pudotuksessa harkiten.