Blesk je elektrický výboj přírodního původu, ke kterému dochází při bouřce. Při hypotetické situaci, která je popsána v dotazu, je velice pravděpodobné, že by došlo ke zranění elektrickým proudem. Obecně vzato mohou být zranění způsobená elektrickým proudem velice různorodá, od lehkých, která nevyžadují lékařské ošetření, až po usmrcení člověka. Abychom odhadli, jaké následky na lidské tělo by měl elektrický proud v popsané situaci, musíme nejprve odhadnout, jak velký proud by pravděpodobně tělem prošel.

Musíme počítat s kiloampéry

Proud způsobený bleskem. Dle studie, která měřila proud, jenž protekl sloupem vysokého napětí, když do něj udeřil blesk, dosahuje proud způsobený bleskem hodnot přibližně od 30 do 70 kA [1]. Největší (tzv. špičkové) proudy při úderu blesku ale mohou být i vyšší a dosahovat až stovek kiloampérů [2]. Pro své výpočty ale budeme uvažovat hodnoty 30–70 kA.

Elektrický odpor hromosvodu. Technické parametry hromosvodů se v České republice řídí dle normy ČSN EN 62305-3. Tato norma uvádí, že odpor hromosvodu, včetně jeho zemní části, nemá přesáhnout 10 Ω (ohm) [3]. V souladu s touto normou, a pro zjednodušení, budeme při dalších výpočtech uvažovat typický odpor hromosvodu vůči zemi 1 Ω.

Elektrický odpor lidského těla je za normálních podmínek přibližně 1000 Ω [4]. Suchá tlustá kůže na rukou člověka může sice mít elektrický odpor až 100 000 Ω, ale v přítomnosti napětí nad 500 V ztrácí své elektrické izolační vlastnosti. Stejně tak v případě, kdy je mokrá [5]. Proto budeme uvažovat odpor lidského těla 1000 Ω.

Velikost proudu, který by prošel lidským tělem

Jak je všeobecně známo, elektrický proud teče cestou nejmenšího odporu. V případě popsané situace (viz obrázek) by naprostá většina elektrického proudu zřejmě protekla hromosvodem přímo do země. Malá část, přibližně odpovídající poměru odporů hromosvodu a lidského těla (1/1000 Ω) by ale protekla i člověkem. Při špičkovém proudu blesku 30–70 kA by tedy člověkem prošel proud o velikosti 30–70 A.

Následky pro lidské tělo

Obecně je pro lidské tělo považován za bezpečný stejnosměrný elektrický proud do 10 mA a střídavý elektrický proud do 3,5 mA [6]. Jedná se tedy o 1000× až 10 000× nižší proud, než jaký může projít tělem při kontaktu s hromosvodem.

Elektrický proud dokáže způsobit zranění třemi různými způsoby: (1) přímým efektem proudu na lidské tkáně, (2) přeměnou elektrické energie na tepelnou, tedy způsobením popálenin a (3) náhlým a velice silným stažením svalů, které může způsobit zranění pádem na zem nebo na předměty v okolí [7]. Tyto jednotlivé možnosti si nyní rozebereme.

Elektrický proud vypočítaný výše by zřejmě tělem protékal po velice krátkou dobu, patrně v rámci jednotek milisekund. Ačkoliv se proud 30–70 A může zdát velice vysoký, jeho následky by pro tělo, zvláště pokud by mu bylo vystaveno po takto krátkou dobu, nemusely být smrtící. Například při použití defibrilátoru, využívaného záchranáři při zástavě srdce, může tělem člověka protéci elektrický proud až o hodnotě přes 30 A [8].

Z tohoto pohledu by účinek blesku přes hromosvod mohl být srovnatelný s výbojem defibrilátoru aplikovaným na zdravého člověka. Pokud by se však tento výboj „strefil“ do fáze srdečního cyklu známého z EKG jako T vlna, mohl by vést k fibrilaci komor – život ohrožující poruše srdečního rytmu (arytmii), při které srdce přestane pumpovat krev, a která vede ke ztrátě vědomí, zástavě krevního oběhu a smrti. V opačném případě by zřejmě elektrický proud neměl na srdce zničující vliv.

Popáleniny a pády

S vysokou pravděpodobností by ve výše popsané situaci došlo k popáleninám. Zcela určitě na ruce, kterou by se osoba hromosvodu držela nebo dotýkala. Tyto popáleniny by byly převážně povrchové (popáleniny kůže), neboť velice krátká doba, po kterou by bylo tělo proudu vystaveno, by zřejmě zabránila vzniku hlubokých popálenin (uvnitř těla) [7]. Taktéž by mohlo dojít k místnímu poškození cév, které se při úrazu elektrickým proudem chovají jako vodič.

V neposlední řadě by mohlo dojít také k nepříznivému vlivu na centrální nervovou soustavu. Úraz elektrickým proudem je často doprovázen ztrátou vědomí, ztrátou citlivosti v místě dotyku, nebo naopak zvýšenou bolestivostí [7]. Ztráta vědomí také může vést k pádu, ať již na zem, nebo na okolní předměty, a ke zraněním, která jsou s tím spjata.

Boční přeskok a krokové napětí

Kromě uvedené situace, kdy elektrický proud projde do těla člověka dotykem, může dojít také k tzv. bočnímu přeskoku [9]. Jedná se o elektrický výboj mezi hromosvodem a člověkem, ke kterému může dojít, aniž by se člověk hromosvodu dotýkal.

Obdobně může být člověk stojící poblíž hromosvodu ohrožen krokovým napětím, které je způsobeno rozdíly napětí na povrchu země v okolí hromosvodu. V případě, že se toto napětí liší pod částmi těla, které se dotýkají země (například mezi pravou a levou nohou), způsobí průchod elektrického proudu tělem [9]. Dle dle normy ČSN EN 62305-3 se proto doporučuje minimální bezpečná vzdálenost od hromosvodu vně budovy 3 metry.

Závěr

Na základě výše uvedeného popisu je zřejmé, že dotýkat se, nebo se i jen v okolí hromosvodu pohybovat v momentě, kdy do něj udeří blesk, rozhodně není dobrý nápad. Následkem může být přinejmenším velice nepříjemný zážitek, pravděpodobně spojený s rizikem vážného zranění nebo i smrtí.

Pro Zeptej se vědce odpovídal Vláďa

Zdroje:

[1] https://doi.org/10.15587/2706-5448.2021.232821

[2] https://www.vaisala.com/sites/default/files/documents/Amitabh%20Nag%20et%20al.%20Update%20to%20the%20U.S.%20National%20Lightning%20Detection%20Network.pdf

[3] http://www.rkelektro.cz/elektroinstalace/hromosvody

[4] https://doi.org/10.1016/j.egypro.2016.05.053

[5] https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC2763825/

[6] https://vubp.cz/soubory/produkty/publikace-ke-stazeni/nebezpeci-urazu-elektrickym-proudem.pdf

[7] https://doi.org/10.1016/S0749-0704(05)70057-9

[8] https://www.iakardiologie.cz/pdfs/kar/2011/01/05.pdf

[9] https://www.weather.gov/safety/lightning-struck

Další čtení:

Je vhodné vypnout mobil při bouřce?

Jak se šíří blesk po úderu do vody a je to nebezpečné?

Pro fajnšmekry:

Přibližný výpočet proudu, který by prošel lidským tělem

Obrázek níže schematicky zachycuje situaci, kdy se člověk drží hromosvodu, do kterého udeřil blesk, a převádí ji na elektrický obvod. I_H je proud procházející hromosvodem, R_H je odpor hromosvodu (konkrétně odpor hromosvodu mezi rukou člověka a zemí), R_C je odpor člověka a I_C je proud, který při úderu blesku člověkem proteče.