Évente több ezernyi emberélet és sok milliónyi érték esik áldozatául a zivatarokban felszabaduló elemi erőknek és minduntalan felmerül a kérdés, miért nem sikerült eddig ezeket a veszteségeket és károkat elkerülni vagy legalább is elviselhető minimumra csökkenteni ? Ezzel a kérdéssel foglalkozván Fr. Neesen megállapítja, hogy a villámhárító teljes érvényesülésének csak a tudatlanság és vétkes könnyelműség állják útját.

A villámhárító felállítására nem lehet - mint régebben hitték - egyszerű és biztos szabályokat adni, melyek alapján minden bádogos ilyen berendezés elkészítésére vállalkozhatnék. Mindenek előtt tudni kell, mi a villámhárító feladata, mit várunk tőle és mit teljesíthet. Évtizedeken át legfontosabbnak tartották a villámhárító "hárító" hatását, t.i. azt, hogy a villám becsapását meggátolja.

Az a tapasztalat, hogy elektromos feszültségkülönbségek a töltésnek különösen csúcsban végződő fémtesteken át történő kiáramlása által szikra nélkül is kiegyenlítődhetnek, a villámhárító ilyenféle működése mellett látszott bizonyítani. De megengedhetetlen általánosítást jelent ennek a kísérleti eredménynek átvitele a felhőbeli elektromosság kisülésére. Hisz nem szabad feledni, hogy az elektromos töltés lassú kisülése bizonyos időt kíván s azon rövid idő alatt, míg a zivatar elvonul, a töltésnek csak csekély része áramolhat ki, mely a legtöbb esetben nem áll arányban a zivatarfelhő elektromos töltésével.

Ezt Chwolson kísérletileg is bebizonyította. A villámláskor kiegyenlítődő elektromos mennyiségekről nem tudunk bizonyosat. A villám olvasztó és mágnesező hatásából nyert becslések 50 és 270 coulomb között váltakoznak. Ez olyan nagy mennyiség, mely csak ritka esetekben semmisülhet meg lassú kisülés által. A villámhárító föladata tehát nem lehet a lassú kisülés elősegítése, hanem az, hogy a kisülést maga felé irányítsa s azt a megvédendő épület mellett úgy vezesse el, hogy abban kárt ne tehessen. Ennek lehetőségét mindenekelőtt elősegíti a lassú kisülés következtében a villámhárító fölött keletkezett ionizált levegőoszlop, mely a kisülésnek jó vezetőül szolgál.

Csak másodsorban szerepel a megelőző hatás, nevezetesen akkor, a mikor a felhők lassan közelednek és főképen ott, a hol csúcsban végződő fémrészek nagy sokasága a kiáramlást elősegíti, pl. a hol több egymás mellett álló épület drótvezetékkel, különösen pedig tüskés dróttal van védve. Ugyanígy áll a dolog, a mikor a zivatar erdőhöz közeledik, a hol a sok ágban kicsúcsosodó fák elősegítik a kiáramlást. Mindkét esetben lényegileg az a hatás látszik érvényesülni, hogy az elektromosság lassú kiáramlása függőlegesen felfelé tartó légáramot idéz elő, mely a zivatarfelhőt előrehaladásában feltartóztatja és más irányba tereli. Ilyen meggondolások alapján általánossá vált már az a meggyőződés, hogy nem kell fontosságot tulajdonítani annak, milyen a villám felfogására szolgáló rúdak csúcsa s hogy tévesen hangsúlyozza még egynémely tankönyv platina- vagy legalább is megaranyozott csúcsok szükséges voltát.

A kisülést nemcsak felfogni kell, hanem - mint mondani szoktuk - a földbe is kell vezetni, a mi azt jelenti, hogy villámhárítóknak a felhő elektromosságától taszított elektromosságát el kell vezetni a talajba, mely gyűjtőként szerepel. A villámhárítónak a kisülés felfogására szolgáló része a tetővezeték. Ennek mineműségét megszabja az a meggondolás, hogy a felhő elektromos töltése nagyobb feszültséget idéz elő a vezetőkben, mint a félvezetőkben vagy szigetelőkben és hogy a szikra leginkább az ilyen nagyobb feszültségű helyekre csap át, különösen, ha ezek a többi épületrészek közül kimagaslanak.

Ezért a tetőn fémből való felfogó rudakat állítanak fel, melyek egymással és a levezető rudakkal össze vannak kötve. A felfogó rudak számát egy Gay Lussactól származó szabály szerint állapították meg azon feltevés alapján, hogy a villámhárító védelme egy bizonyos nyilású kúpalakú térre terjed ki, melynek tengelyében a felfogó rúd áll.

Ez a régi szabály a gyakorlatban tarthatatlannak bizonyult, minek folytán egyre kisebb nyilásúnak vették azt a kúpot, melyre a védelem kiterjed és módosították a megszerkesztésére vonatkozó szabályokat is. Másrészt pedig egy, Melsentől származó felfogás szerint úgy próbálják a védelem biztonságát fokozni, hogy minden egyes különösen veszélyeztetett pontját az épületnek külön fémrúddal látják el.

Ez a rendszer mindenesetre a legbiztosabb. Emellett kevésbé feltünő villámhárítók készítését engedi meg a tervezőnek, de nem alapul olyan egyszerű számításon mint az előbbi rendszer. Ennél az elrendezésnél talán igen messzire is mentek már a szükségesnek tartott rudak és összekötő vezetékek sokaságában. Ugyanis Neesennek rendkívül magas feszültségek (2½ m szikratávolság) és nagy energiák (25 kilowatt) felhasználásával végrehajtott kísérleteiből kitűnt, hogy az a tér, melyet egy bizonyos felületen szétosztott több rúd megvéd, összehasonlíthatatlanul nagyobb, mint ezeknek a szétosztott rudaknak egyetlen rud védőteréből kiszámított védőtere.

A dolog magyarázatát az a már említett körülmény adja, hogy a rúdak fölött egy vezető levegőoszlop keletkezik. A felhő közeledtekor ugyanis előbb egy előkészítő lassú kisülés (Szent Ilona tüze) áll be. Hegyes csúcs nem is szükséges hozzá, mert minden fémrésztől vezetővé lett úgynevezett ionizált levegőből álló légáram (elektromos szél) emelkedik a magasba. Ha tehát a felfogó rudak szét vannak osztva, akkor az egész felület fölött egy hengeres ionizált levegőoszlop keletkezik, mely a villám kisülésének vezető útmutatóul szolgál.

Ebben az értelemben a felfogó rudakat összekötő tetővezetékek is felfogókként működnek, mert ezek is résztvesznek a levegő ionizálásában. Ugyanezen oknál fogva az olyan drótvezetékek is, melyek az épületeken végighúzódnak (pl. telefonvezetékek), kiváló védelmet nyujtanak, mert magukra irányítják a villámot. Sokan azt gondolják, hogy az ilyen vezetéknek okvetlenül el kellene pusztulnia a villámcsapástól, ami - legalább ebben az általánosításban - mindenesetre túlzás.

Bizonyos, hogy villámcsapás esetében a vezetékek több kilométernyi hosszúságban egyszerűen megsemmisülnek, de ez többnyire csak az erős áram rövidzárlatának következménye, melyet a villámcsapás romboló hatása idézett elő. Nagyobb kiterjedésű vezetékek közvetlen megsemmisülése ezért kivétel, mert a villámcsapás a drótnak nem csak egy szüket meghatárolt részét éri, mint a leydeni palaczkkal folytatott kísérleteinknél, hanem annak hosszabb darabját. A villám fényvonalának szélességéből a villámoszlop méterekre rúgó szélességére kellett következtetni.

Ezért a villámhárító tetővezetékét mindig úgy lehet méretezni, hogy akkor se pusztuljon el, ha a villám bele is találna. Hogy milyen terjedelmű legyen a villámhárító berendezés, az a követelményektől függ, melyeket a villámhárítóval szemben felállítunk. Az is meggondolás tárgya, hogy a villámhárító felállítása és fenntartása egyaránt sok költséget emészt fel. Némely ember pedig kíméli ezt a költséget, mert a veszély valószínűségét oly csekélynek tartja, hogy ezzel szemben az elhárítására fordítandó pénzösszeg aránytalanul soknak látszik.

E gondolkodás bizonyos jogosultságát nem lehet elvitatni bizonyos épületeknél, melyek más nagy épületek szomszédságában feküsznek. De exponáltabb fekvésű épületeknél sem tudja a tulajdonos mindig előteremteni a tökéletes védőberendezés aránylag nagy költségét. Ezekben az esetekben lehet szó a villámcsapás valószínűségét mégis jelentékenyen lecsökkentő, kevésbé tökéletes védelemről is, nehogy eme hasznos berendezés elterjedése a költségek kérdésén hajótörést szenvedjen. De ebben az esetben ismerje a tervező természetes kötelességének, hogy a megrendelőt figyelmeztesse, ha esetleg a védelem kisebb valószínűségét veszi számításba.

A védelem ilyen különböző értékelése különben is nem ritkaság. Így pl. hygienikus rendszabályoknál is ismerünk egy minimumot, pedig a szó is elárulja, hogy lehetnek esetek, mikor a minimum nem kielégítő. A kisülés elvezetésére lehetőleg folytonos, megszakítás nélküli fémvezeték szükséges, mert hiszen olyan helyeken, ahol a vezeték megszakad, szikrák léphetnek fel, miben kettős veszedelem is rejlik. Egyrészt a szikrázás alkalmával beálló hőség tüzveszedelmet okozhat, másrészt és főképen az ilyen szikrák a kisülést lassítják, sőt rezgéseket is okozhatnak, minek következtében az elektromos töltésben torlódások állhatnak be, melyek a villám átugrását idézik elő. A kisülés lassítása mindig fokozza a tűzveszedelmet. Ismert példa erre a leydeni palaczk kisütése puskaporon át. A puskapor nem gyúl meg, ha csak rövid fémdarabokat iktatunk a kisülés útjába, de mindig robban, ha a kisülő energiát nedves zsinegen keresztül vezetjük mely nagyobb ellenállásával a kisülést meglassítja. Hasonló okokból gyakoriabbak a városi épületekben a tisztán mechanikai (romboló) hatású, ugynevezett hideg villámcsapások ("száraz istennyila"), míg a puha tetőzetű és olyan épületeknél, melyekben nagyobb mennyiségű széna, szalma vagy más hasonló dolgok vannak felhalmozva, majdnem kivétel nélkül gyujtó hatása van a villámnak ("tüzes istennyila").

A vezetéken átmenő elektromosságnak el kell osztódnia a földben, mely nagy gyűjtőként szerepel. Itt is előnyös, ha több vezeték visz le a földbe, hogy így a gyorsabb lefolyás lehetséges legyen. Erre a czélra legalkalmasabbak az úgynevezett természetes kisülési helyeket nyújtó, vagyis a talajvízzel vagy nedves talajjal nagy felületen érintkező tárgyak mint pl. víz- vagy gázvezetékek csövei stb. De ezek ne legyenek nagyon távol a villámhárítótól, mert különben az odavivő vezetékben az öninductió előidézte ellenállás áramtorlódást s a szikra átugrását hozza magával a villámhárítóról az épületrészekre.

Hogy milyennek nem szabad lenni az ilyen berendezésnek, arra elriasztó példát nyújt egy alpesi menedékházon felállított villámhárító vezetéke, mely több kilométernyi úton át húzódott a legközelebbi forrásig. Ilyen vezetékek többet ártanak, mint amennyit használnak, nemcsak nagy költségük miatt, hanem tárgyilag is. Ha a természetes kisülési helyek igen távol vannak, akkor közvetlenül a villámhárítóról kiinduló 10-20 m.-nyi távolságig elágazó vezetéket kell a felső földrétegbe fektetni. A villámhárító készítésénél az épület szerkezeti alkotó részeit is fel lehet használni.

Ez alapon olyan villámhárítórendszer is kifejlődött, mely majdnem csak az épület szerkezeti részeiből áll. Természetes, hogy a szikra átugrásának valószínűsége és veszedelme nagyobb az ilyen kezdetleges kivitelű villámhárítónál, mint annál, amelynek külön, saját vezetéke van. De hát a biztonság fokára - mint már mondottuk - különböző mértéket lehet alkalmazni - s a ki villámhárítót akar építtetni, vessen számot magával, mit tart kívánatosabbnak, olcsóbb és valamivel kevesebb biztonságot nyujtó, vagy pedig drágább, de nagyobb biztonságú berendezést.

Mint a mondottakból kitünik, a villámhárító felállításánál sok körülményt kell tekintetbe venni. Ezért nem tanácsos azt akármilyen, fémek feldolgozásával foglalkozó mesteremberre bízni. Forduljunk csak mindig igazi szakértőhöz. A terv kidolgozása is egyike a legfontosabb dolgoknak. Ehhez pedig szakértelem kell, mely az adott körülményeket mérlegelni tudja. Minden eshetőséget felölelő, általános utasításokat adni lehetetlen.

A szakember közremunkálása arra nézve is biztosítékot nyújt, hogy a készülő berendezésnél mindazokat a tapasztalatokat és haladást jelentő újításokat ismeri és alkalmazni fogja, melyek megszerzéséért a tudomány és a gyakorlat vállvetve fáradoznak.