Wat is stapspanning?

In het nieuws kwam een artikel voorbij over 323 rendieren die gedood waren door een blikseminslag. Op onze Facebook werd vol verbazing gereageerd. Hoe was het mogelijk dat er zoveel dieren gedood zijn door één enkele blikseminslag? Ons antwoord was dat het met stapspanning te maken had. Maar wat is die stapspanning precies? Op Facebook kunnen we dat slechts beperkt uitleggen. Vandaar dit artikel in de serie vraag en antwoord, waarin we vragen van Bliksemdetectie-bezoekers proberen te beantwoorden.

De vraag van vandaag: Wat is stapspanning? Inherent daaraan geldt de vraag: Hoe kan de bliksem door de grond heen mensen treffen? Hieronder gaan we ‘m proberen te beantwoorden.

We moeten daarvoor even doen alsof jij in het veld staat, terwijl er een onweer losbarst. Hoewel je weet dat het oliedom is, besluit je – om niet nat te regenen – te gaan schuilen onder een boom. Ook staan er een paar koeien in de buurt. Zij zijn een onweersbui wel gewend en reageren niet angstig. Het onweer komt naderbij.

Flits! De bliksem slaat in de boom. Vanaf dat moment zetten we de tijd even stil.

Van de boom naar de grond

In het fictieve weiland is de kans het grootst dat de bliksem in de boom sloeg. Het gebeurt niet 100% van de tijd dat de bliksem het hoogste punt kiest, maar dat geldt wel in veel gevallen. Dat komt omdat elektriciteit altijd de weg van de minste weerstand kiest. De elektrische bliksemontlading slaat vaak in het hoogste punt in, omdat het pad van wolk naar hoogste punt het efficiëntst is. Door bijzonder geleidende omstandigheden op of boven de grond kan het voorkomen dat een ander pad efficiënter wordt, ook al is het niet het hoogste punt. Daarom is het belangrijk om te onthouden: de bliksem slaat vaak in het hoogste punt in, maar dat hoeft niet altijd!

Terug naar de boom, want we vroegen ons af wat stapspanning is. Zodra de bliksem inslaat op de boom, kan de bliksem zeer gemakkelijk naar de grond geleid worden. Dat komt omdat de boom vochtig van aard is. Dat komt door de combinatie van sap en water die in de boom aanwezig is. Vergeleken bij (relatief) ‘droge’ lucht, is de boom dus een goede geleider. Kortom: zodra de bliksem in de boom slaat, wordt deze direct doorgeleid naar de grond.

De bliksem bereikt de grond

Zodra de bliksem de grond bereikt, ontstaat er een grote potentiaal op de grond. Dat is een natuurkundige term voor een hoeveelheid kracht die op een deeltje wordt uitgeoefend. Zoals je misschien wel vermoedt, spreidt deze potentiaal cirkelvormig rondom het inslagpunt uit, en de zwaarte van de potentiaal neemt af naarmate de afstand vanaf het inslagpunt groter wordt.

De bliksem veroorzaakt dus een (elektrische) potentiaal. En let op: deze potentiaal is dus nog actief op tientallen, soms honderden meters vanaf het inslagpunt!

Stapspanning

Jij staat onder die boom, herinner je je nog? En de bliksem sloeg in. Laten we de tijd weer verder laten lopen. De bliksem wordt door de boom naar de grond geleid en er ontstaat een grote potentiaal. Jij staat, omdat je op korte afstand van de boom af bent, recht in deze potentiaal. Dan loop je dus direct het risico om met stapspanning te maken te krijgen, ook al word je niet direct door de bliksem getroffen.

Stapspanning ontstaat namelijk als iemand of iets op geleidende wijze op het aardoppervlak staat. In het geval van een mens gebeurt bij zo’n elektrische potentiaal het volgende: de elektrische spanning gaat het ene been in, en komt het andere been uit. Dat heeft te maken met het feit dat een mens voor een groot deel uit vocht bestaat, en dus tot op zekere hoogte ook geleidend is.

Een dergelijke spanning richt over het algemeen grote schade aan in het menselijk lichaam. Over het algemeen zijn twee factoren debet aan veel zwaargewonden en doden door blikseminslag: hartritmestoornissen en brandwonden. Het is kortom geen pretje om zo’n spanning door je lichaam te hebben lopen.

Naarmate de afstand tussen de twee benen groter is, is de spanning die er doorheen loopt ook groter. Dat is mede de verklaring waarom de rendieren massaal zijn overleden. Een enorm grote potentiaal heeft ervoor gezorgd dat bij deze rendieren een stapspanning is gaan lopen tussen de voorpoten en achterpoten. De spanning is het gehele lichaam doorgegaan en heeft waarschijnlijk direct tot een hartstilstand gezorgd. Het enige positieve aan dit nieuws is dus dat de hoeveelheid geleden pijn hoogstwaarschijnlijk minimaal is geweest.

Zo veel mogelijk schade beperken?

Stel dat je ooit echt in zo’n veld staat en er komt een onweersbui aan. Wat te doen? Je kunt veel doen om de schade die een onweersbui aanricht te beperken. Allereerst moet je jezelf zo klein mogelijk maken. Ga nooit op je buik of rug in het veld liggen, want dan loopt de stapspanning direct door je gehele lichaam. Ga daarom gehurkt zitten, met je voeten tegen elkaar, om jezelf en de afstand tussen je voeten zo klein mogelijk te maken. Rubberen zolen helpen lang niet in alle gevallen, maar verbeteren wel de weerstand tegen een elektrische stroom. Ga in elk geval nooit onder een boom schuilen. En leun ook niet tegen voorwerpen aan: dan kan de spanning alsnog door je rug of zij naar binnen stromen.