Yıldırım Nasıl Oluşur Ve Yıldırımdan Korunma Yolları Nelerdir?

Yıldırım nasıl oluşur ve yıldırımdan korunma yolları nelerdir?

Yıldırım nasıl oluşur ?

Bir bulutun tabanı ile yer arasında, iki bulut arasında veya bir bulut içinde elektrik boşalırken oluşan kırık çizgi biçimindeki geçici ışığa şimşek, gök gürültüsü ve şimşekle görülen, gökyüzü ile yer arasındaki elektrik boşalmasına ise yıldırım denir

Havanın iyi bir iletken olmaması bünyesinde elektrik yükleri bulunduran bulutları oluşturur Fiziksel nedenlerden ötürü, bulutun yüklenmesi sırasında yere yakın olan kısmında %70-%90 olasılıkla negatif elektrik yükleri yer alır Bu durumda yer de bulutun negatif yüklerine bakan bölümünde pozitif yükler toplanır Bazı koşullarda bunun tersi yüklenme de olabilmektedir (%10-%30 olasılıkla) Fırtınanın, hava akımlarının artmasıyla buluttaki negatif yük oranı ve buna bağlı olarak da yerdeki pozitif yük toplanması hızlanarak devam eder Bulutla yer arasındaki potansiyel farkı arttıkça aradaki havanın da delinmesi kolaylaşır ve belli bir değerden sonra havanın delinmesiyle oluşan iletken kanal boyunca buluttan yere veya yerden buluta elektriksel boşalma başlar



Romanya Oradea'da gözlemlenen yıldırımlar

Yıldırımın oluşması için öncelikle elektriksel olarak yüklenmiş yıldırım bulutunun oluşması gerekir Günümüzde yıldırım bulutunun oluşumu rahatlıkla açıklanabilse de bu bulutun elektriksel olarak nasıl yüklendiği konusunda kesin bilgiler yoktur Ancak bu durum bazı teoriler ile açıklanabilmektedir

Yıldırım boşalmasının çıkış noktası, atmosferde yüksek miktarda nem bulunması ve sıcak hava akımları yardımıyla yüklü bulutların oluşmasıdır Hava akımları, yere yakın hava tabakalarının iyice ısınması ile oluşur Çok büyük yüksekliklerden aşağı inen soğuk hava ile bu hava tabakası yer değiştirir Nem ise yüksek sıcaklıkta buharlaşma ile meydana gelir Hava, yukarı çıkışı sırasında soğur ve belirli bir yükseklikte su buharına doyacağı bir sıcaklığa erişir Daha fazla yükselmesi yoğuşmaya sebep olur ve bulut oluşur

Yıldırım bulutunun oluşumunda üç aşama söz konusudur:

* Gençlik

* Olgunluk

* Yaşlılık

Gençlik aşamasında aşağıdan yukarı doğru ve kenarlardan ortaya doğru hava akımları artar Bu durum yaklaşık 10 - 15 dakika sürer

Olgunluk aşamasında yağmurlar oluşur Sıfıra yakın sıcaklık derecelerinde iyice azalan bulut kaldırma kuvveti şiddetli yağmurlara sebep olur Bu sırada yukarıdan aşağıya hareket eden soğuk rüzgarlar görülür Bunlar yere ulaştıklarında kısa süreli, şiddetli fırtınalara sebep olurlar Bu aşama yaklaşık 15 – 30 dakika sürer

Yaşlılık aşamasında ise hava akımları artık son bulmuştur Yaklaşık 30 dakika sürer

Yıldırım bulutlarında elektrik yüklerinin nasıl oluştuğu henüz net bir şekilde bilinmemektedir Tarih boyunca bu konuda çeşitli teorilerle bulutların yüklenmesi açıklanmaya çalışılmıştır Bu teorilerden biri Simpson ve Lomonosow’ un teorisidir Bu iki araştırmacıya göre bulutlardaki yükler hava akımı yardımıyla oluşmaktadır Sıcak ve soğuk havanın yer değiştirmesi sonucunda oluşan hava akımı bulutlardaki su damlacıklarını harekete geçirir Hareket halindeki su damlacıkları, birbirleriyle sürtünmesiyle, elektriksel olarak yüklenirler

Bulutlardaki hava akımları su damlacıklarının dağılmasına ve tekrar birleşmesine sebep olurlar Yapılan labaratuvar çalışmalarında dağılan su damlacıklarından küçük damlacıkların negatif, büyük damlacıkların ise pozitif olarak yüklendiği gözlenmiştir Bu bilgilere göre büyük su damlacıkları yani pozitif yüklü damlacıklar bulutun alt kademelerinde ve rüzgar hızının büyük olduğu bölümlerde olmalılar Küçük, negatif yüklü, su damlacıkları ise rüzgar tarafından itilmeli ve bulutun daha yukarı kısımlarında dağılmalılar

Yıldırım bulutundaki yüklerin bu şekilde meydana geldiği kabul edilecek olursa bulutun alt kısımları pozitif yüklü olacağından yıldırım boşalması da pozitif kutbiyette olacaktır Yapılan gözlemler pozitif kutbiyetteki yıldırım boşalmalarının %5-20 civarında olduğunu, boşalmaların yaklaşık %70-95’inin negatif kutbiyette olduğunu göstermektedir Dolayısıyla Simpson ve Lomonosow’un teorileri yıldırım bulutlarındaki elektrik yüklerinin meydana gelişini tam olarak açıklayamamaktadır

Bu konuda ikinci bir teori de Elster ve Geitel tarafından ortaya konulmuştur Onlara göre bulutların yüklenmesi tesirle elektriklenme ile açıklanmaktadır

Dünya yüzeyindeki elektrik yükü –5x10^5 C kabul edilirse bu yükün içinde bulunan su damlacıkları alt uçları pozitif ve üst uçları negatif olmak üzere kutuplanırlar Yerçekimi etkisiyle aşağıya doğru düşen büyük su damlacıkları havanın oldukça yavaş hareket eden iyonlarına yaklaşırlar ve bu sırada su damlacığının pozitif alt ucu havanın negatif iyonunu tutarken pozitif iyonu da iter Böylece ağır su damlacıkları negatif elektrikli parçacıklar haline gelir Aynı şekilde kutuplanan küçük su damlacıkları yukarıya doğru hareket ederken havanın pozitif iyonlarını çekerler ve negatif iyonları iterler Böylece hafif su damlacıkları da pozitif elektrikli parçacıklar haline gelirler Bu teoriye göre bulutun alt kısımlarında negatif yükler bulunmaktadır Teori negatif kutbiyetteki yıldırım boşalmalarını açıklayabilmektedir gibi gözükse de aslında eksik yanları bulunmaktadır Bir yıldırım bulutunun su damlacıklarından çok buz kristalleri ve kar parçacıklarından oluştuğu düşünülürse, bu buz kristalleri ve kar parçacıklarının dünyanın elektrik alanı ile kutuplanma olasılıkları oldukça düşüktür

Bu konu üzerine üçüncü bir teori de J I Frenkel tarafından ortaya atılmıştır Frenkel’e göre havada her iki işaretli iyonlar var olduğundan, dünyanın negatif elektrik yükleri kaçmaya ve iyonosferin pozitif elektrik yükleri ile birleşmeye yatkındır Dolayısıyla dünyanın azalan elektrik yükünü sürekli olarak besleyecek bir olayın olması gerekmektedir Dünyanın elektrik yükünün sabit kalmasında en önemli rolü negatif yıldırım boşalmaları sağlayacaktır Bu teoriye göre her iki işaretli iyonlardan oluşan hava ile küçük su damlacıkları veya buz kristallerinden meydana gelen bir ortam göz önüne alınır ve havanın negatif iyonlarının daha küçük su damlacıklarına veya buz kristallerine konduğu var sayılır Buna göre bulut, negatif elektrikli su damlacıkları ve pozitif iyonlu havadan oluşur (negatif iyonlar su damlacıkları tarafından tutulmuştur)

YILDIRIMDAN KORUNMA YOLLARI

Gelen bir yıldırım darbesine karşı korunması istenilen binalar,bina grupları ve belirlenmiş alanlar genel olarak üç şekilde korunabilir

a)Franklin çubuğu

b)Faraday kafesi

c)Paratonerler(elektrostatik,piezoelektrik ve radyoaktif)

Franklin çubuğu korunacak yerin en yüksek noktasına sivri bir çubuk yerleştirme prensibine dayanan koruma sistemidirBu çubuk en kısa yoldan indirme iletkeni ile topraklama tesisatına bağlanmaktadırBu yöntemle geniş alanları hatta binaları korumak mümkün değildirGünümüzde özellikle minareler,kuleler ve bacalar gibi küçük boyutlu alanlarda kullanılmaktadır

Faraday kafesi ile korunması istenilen bina en yüksek yerlerinden toprağa kadar devamlı ve kesiksiz iletkenlerle(yatay ve düşey)sarılmaktadırFaraday kafesi yönteminin yeterli olması için,korunacak cismin birçok yerinden paket bağlar gibi iletken tellerle sarılması gerekmektedirBu yöntemin çok pahalı olması ve bina cephesine verdiği çirkin görünüm ile çatıdaki tahribat sebebiyle günümüzde kullanışlı olmamaktadır

Paratonerler içinde bugün en çok tercih edilen modeli aktif Radyoaktif paratonerlerde,radyoaktif kaynak kullanıldığından günümüzde yasaklanmıştır

Piezoelektrik paratonerlerin isminden de anlaşıldığı gibi piezoelektrik seramiklerin çalışma prensibinden istifade edilerek geliştirilmiştirPiezoelektrik seramikler elektrik enerjisini mekanik enerjiye(titreşime),mekanik enerjiyi de(titreşim uygulandığında)elektrik enerjisine çevirir

Elektronik cihazlardaki kristalli filtre ve asilatör yapımlarında da piezoelektrik seramikler kullanılmaktadır

Bu seramikler kurşunzirkotitanat denilen çok sert bir malzemeden oluşmaktadırBu seramiklerin yüzeyleri değişik şekil ve malzemelerle(altın,nikel gibi)kaplanarak elektrot uçları elde edilmektedir

Elektrostatik paratonerler;yakalama çubuğu etrafında iyonize edilmiş bir hava akımı teşekkül ederek,koruma alanı içindeki yük boşalmalarının kendi üzerinden olmasını kolaylaştırır(bir başka deyişle yıldırımı kendi üzerine çeker)

Yıldırımdan korunmanın en iyi yolu gökgürültüsü ilk duyulduğu andan itibaren kapalı bir ortama girmek ve son gökgürültüsünden sonra 30 dakika gecene kadar iceride kalmakdır Ağaçlar bulundukları yerde en sivri cisim oldukları icin daha fazla yıldırıma maruz kalır

Bulut ve yer arasındaki yük farklılığı, ikisi arasında yaklaşık 10,000 Volt'a ulaşan bir elektrik potansiyeline sebep olabilir Kuru havada elektrik akımı oluşmaz, çünkü hava iyi bir elektriksel yalıtkandır Bu doğal yalıtım, elektrik akımını havanın yalıtımının üstesinden gelmeye yetecek kadar büyümedikçe elektrik akımını engeller

Bulutla yer arasındaki elektriksel potansiyel aşamalı olarak artar Bu potansiyel 3,000,000 Volt'u aştığında havanın yalıtıcı özelliği kırılır ve elektrik akışı başlayarak yıldırım oluşur

Diğer bir deyişle tek bir yıldırım çok büyük elektrik akımı olusturabilir ve yıldırım çarptığında hayvanlar ve insanlar elektrikle yüklenebilirler Bu nedenle lastik ayakkabı veya otomobil lastiği yıldırım icin koruyucu değildir En kötü iletken olan havanın kilometrelerce kalınlıktaki tabakasını dahi aşıp geçebilen yıldırım, bir-iki santimlik lastikten de cok rahat geçebilmektedir Faraday kafesi gibi üstü kapalı otomobiller yıldırımdan korunmak için bulunulabilecek (binalardan sonra) en güvenli yerlerden biridir