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避雷針

避雷針(ひらいしん、)は建築物を雷・落雷から保護する仕組みのひとつ。地面と空中との電位差を緩和し落雷の頻度を下げ、また落雷の際には避雷針に雷を呼び込み地面へと電流を逃がすことで建物などへの被害を防ぐ。そのため、「雷を避ける針」という表記ではあるが、実際には必ずしも雷をはねのけるものではなく、字義とは逆に避雷針へ雷を呼び寄せる、いわば「導雷針」ともなる。避雷針は先端を尖らせた棒状の導体であり、保護対象とする建築物などの先端部分に設置する。落雷時にはこの部分に稲妻を呼び込み、接地に導くことによって、当該建築物などの被害を防ぐ。避雷針によって形成される保護範囲、すなわち落雷による被害が生じなくなる(極めて生じにくくなる)範囲を「防護範囲」(Lightning Protection Zones)という。避雷針の効果、すなわち避雷針によって形成される「防護範囲」に落雷が極めて生じにくくなることは確かであるが、それが避雷針が積極的に雷を導く「導雷針」であるためなのか、その発明以来言われてきた、大地に蓄積された電荷を少しずつ空中に放出し電位差を緩和、落雷を生じにくくする、すなわち「避雷針」であるためなのか、あるいはその両方であるのか、それとも全く別の理由によるものなのか、2011年現在でも定かではない。大阪大学河崎研究室と日本放送協会(NHK)が2010年に世界で初めて落雷の詳細な動画撮影に成功し、従来考えられてきた落雷の実態を証明したが、実際、雷雲から進行してくる数多くの電流路のうち、落雷、すなわち大地と結合するのはそのうちの1ないしは数個であり、なぜそのようなことになるのかが謎であることがより明確になったためでもある。河崎は撮影成功後、この謎が解明されたならば、雷を目的の場所(安全な場所)に確実に導くことができるようになると語っている。現在の日本工業規格(JIS)などの「防護範囲」は「導雷針」の考え方によるものであるが、事実、避雷ではなく最も危険な落雷を避雷針に導き、雷電流を大地に流すことは有効である。最近では、避雷針を改良し、あらかじめ雷を呼び寄せる雷ストリーマを放出し、広い範囲をカバーできる避雷システムが開発されている。また、「受雷針」という名前で、突針の先端を改良し、効果を高めたものも開発されている。避雷針には落雷時、雷の大電流が到達する。このためそれに耐えうる接地線を避雷針本体から地面まで引き下げ、地中に埋設した銅板などに接続しなければならない。内線規程では、銅板などの接地抵抗値は10Ω以下(専用の接地極の場合は30Ω以下)と規定されているが、これにかかわらず、できるだけ低い接地抵抗値にすることが望まれる。防護範囲を広くするために、避雷針だけでなく棟上げ導体(長い棒状の導体を屋根などにつける)などを併用する場合もある。これは大きなビルディングや高さのある文化財など、避雷針のみでは十分な防護範囲を得難い建築物などに対して行われる。日本においては建築基準法により20メートルを超える建築物には避雷針(避雷設備)の設置が義務付けられている。避雷針の防護範囲を決める方法は、保護できる角度内に建物が収まっているかを見る「保護角法」があり、旧JIS A 4201では、避雷針の先端から頂角45度または60度の円錐形内に収まる部分が、落雷を免れる範囲としていた。しかし、2003年にIEC規格に合わせてJIS A 4201が改訂され、大きな建物などでは、円錐状でなく回転球体法によって求められるラッパ状の部分を、落雷から免れる範囲とするようになった。ただしこの範囲は、「この中では絶対に落雷がない」というものではない。また避雷針そのものには落雷するため、避雷針やこれに接続された導線などに触れたり、あるいはその直近に居ると雷撃を被り、死亡することがある。その他、避雷針やこれに接続された導線の直近に電気機器などを配置すると、これに流れる雷電流そのものの分流や電磁誘導作用により破壊されることがある。避雷針への落雷時、落雷のタイプや規模、接地の種類、大地抵抗率などの条件に関わらず、避雷針の接地極より2.5メートル範囲内の大地の電位勾配は極めて急であり、少なくともこの範囲内は極めて危険である。すなわち避雷針への落雷時、避雷針システム及びその周囲には高い電圧が発生することに十分な注意が必要である。屋外地上部で埋設標などを頼りに、避雷針システムより十分な距離を確保したつもりでも、避雷針に接続されている導線、まして接地極の大きさ、広がりなどはおよそ見た目にはわからず、安全ではないので、雷に遭った時には、屋外に形成される避雷針の防護範囲に避難するのではなく、避雷針の防護範囲内に収められている建物内に直ちに避難する。より高い建物が建設されるようになるにつれて、落雷の脅威も大きくなっていった。落雷はほとんどの材質(石、木、コンクリート、鋼)の建築物に損傷を与える。大電流が流れて高温になることで火災の原因となる他、建材に水分が含まれる場合は水分が瞬間的に沸騰することによる水蒸気爆発で内部から破壊されたり建物の強度を失わせたりするなど、特に被害が大きくなる。ヨーロッパの都市では教会の塔が最も背の高い建物で、よく落雷の被害に遭っていた。キリスト教の教会では早くから、祈りによって落雷の被害を防ごうとした。聖職者は次のように祈った。Peter Ahlwardts ("Reasonable and Theological Considerations about Thunder and Lightning

出典:wikipedia

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