Yıldırım Nasıl Düşer
‘’Yıldırım, kişinin
tehlikesinden kaçınamayacağı, ancak kolayca gözlenebilen önemli bir
olgudur.Yalıtkan engelleri sarsma gücüne sahip milyonlarca voltu bünyesinde
barındırır, ancak akımı küçük çaplı iletkenlerden geçer.Komşu metal yapıları ve
iletkenleri keşfetmek konusundaki merakı nedeni ile doğru veya yanlış şekilde
akımını daha kolay aktarabileceği bir çıkış noktası bulmayı ümit eder.Etkili
olmayan engellerle yolunu kesmek yerine uygun sistemler bağlantısıyla yolunu
açmak daha akılcıdır.’’
Yıldırım ; Son yıllarda Fransa’da Meteorage Franklin
ve Franklin France tarafından yürütülen araştırmalar, yıldırım fenomeni
konusunda ve anlayışında önemli gelişmelere yol açtı. Bu teknik bilgiler daha
iyi koruma ve önleme aygıtlarının geliştirilmesini sağlamıştır; ancak yıldırım
fenomeni araştırmacılar ve üreticiler için kendine ait birçok sırrı korumaya
devam ederek büyük bir merak ve ilgi odağı olacaktır. Yıldırım ne olduğuna dair
sorunun ideal cevabı P.G. Laurent tarafından 1950 yılında yazdığı makale ile
verilebilir.
‘’Yıldırım, kişinin tehlikesinden kaçınamayacağı,
ancak kolayca gözlenebilen önemli bir olgudur.Yalıtkan engelleri sarsma gücüne
sahip milyonlarca voltu bünyesinde barındırır, ancak akımı küçük çaplı
iletkenlerden geçer.Komşu metal yapıları ve iletkenleri keşfetmek konusundaki
merakı nedeni ile doğru veya yanlış şekilde akımını daha kolay aktarabileceği
bir çıkış noktası bulmayı ümit eder.Etkili olmayan engellerle yolunu kesmek
yerine uygun sistemler bağlantısıyla yolunu açmak daha akılcıdır.’’
‘’Yıldırım, ürettiği elektriksel alandan sağladığı bir
çeşit duyarlılığı sayesinde çevresindeki alanlı keşfeder. Söz konusu olan
elektriksel gücü uygulayarak iletkenlere geçme olanağı verir.Her koruma
sisteminin ardındaki esas amaç , bu güçlerin faaliyete geçirebilecek durumları
önlemektedir.’
Bu temsili dil, yıldırımı fiziksel gerçekliğini
karakterize etmektedir.
Fırtına Bulutu;
Yıldırım cumulo nimbus
bulutları tarafından meydana gelmektedir. Bulutların üst tarafı pozitif yüklü
buz kristallerinden oluşurken tabanı negatif yüklü su damlacıklarından oluşur.
Pozitif/negatif yük farklılıklarının sebebi atmosferik türbülanstır.
Yükler arasında yüksek yoğunlukta elektriksel bir alan
oluşur ve bu alan dağılma noktasına ulaştığında bir elektriksel deşarj meydana
gelir.Bu deşarj; bulutla bulut arasında şimşek çakması şeklinde olduğu gibi
bulutla yer arasında yıldırım düşmesi şeklinde de oluşabilir.Atmosefr olayları
sırasında yerdeki elektriksel alan yaklaşık -100V/m’dir.Fırtına (negatif
fırtına)yaklaştıkça bu 10-20Kv/m civarında pozitif bir değere dönüşür. Bulut
ile yer arasındaki potansiyel fark onlarca mega volt değerindedir.
Deşarj Olayı ;
Genellikle yüklü olan
bulut tabanında, izleyici (tracer)olarak bilinen düşük ışıklıkta bir boşaltım
gerçekleşir. Bu yer altında yol alır ve metrelerce derine iner. Hatta bu bir
boşaltım serisidir.Her biri önceki tarafından iyonize edilen yolu izleyerek
ortalama 40-100 µs aralıklarla 0.5-1 µs ilerleme hızıyla meydana gelir
Yere yaklaştıkça izleyicinin yoğun yüklü ucu, kendisinin dikey yönde altında
bulunan elektriksel alanın önemli derecede azalmasına neden olur. Olası
değerler 400 ile 500 Kv/m’dir. Yıldırıma yakın noktalarda (ağaçlar,
bacalar,paratonerler vb.)atmosferik hava iyonlaşma eşiğine ulaştığında (30
Kv/m)akımlar oluşur.Alan değerlerinin en yüksek olduğu yerde bu akım pozitif
dikey bir deşarja dönüşür. En fazla tetikleyici olan veya en hızlı hareket eden
akım yüklenir. Bu fırtına bulutu ile yer arasında bir iyonize kanal oluşturarak
kusursuz elektriksel bir bağlantıya yol açar.
Yükünü nötralize eden ve yerden buluta uzanan bir
dönüş akımı oluşur . 0.2 – 1 saniye aralığında , çok yüksek yayılma hızıyla
kesintisiz olarak birçok akımın dönüşümü meydana gelebilir.
Yıldırımın ana etkileri aşağıdaki gibidir :
Temel Etkileri:
Bu etkiler , yıldırım
çarpması sırasında içerdiği yük miktarıyla bağlantılıdır.özgül direncin yüksek
olduğu materyaller için, etki bölgelerinde çeşitli erime noktalarına neden
olmaktadır. Az iletken materyaller üzerinde yüksek miktarda ısı şeklinde bir
enerji açığa çıkmaktadır.İçerdikleri nem, patlamayla sonuçlanabilecek ani bir
yüksek basınca neden olmaktadır.
Yıldırıma Bağlı Etkileri:
Toprağın özgül direnci
topraklamayı dirençli bir duruma getirmekte ve bu nedenle yıldırım akımının
içinden geçtiği zaman tesisin potansiyelindeki ani bir artışı önlemede yetersiz
olmaktadır.Bu da çeşitli metal parçaları arasındaki potansiyelde farklılıklar
yaratmaktadır. Bundan dolayı metal parçaları arasında topraklama ve
bağlantıların çok dikkatli bir şekilde tasarlanması ve alt iletkenlere
bağlantısının yapılması gerekmektedir.
Elektrodinamik Etkileri
:
Bu etkiler , yıldırım akımının geçtiği yolun bir kısmının diğer bir kısmın
manyetik alanı içinde olduğu durumlarda ortaya çıkmaktadır.Bu , yıldırımın
birbirlerine çok yakın olarak konulmamış iletkenler arasından geçti zamanlarda
itme ve çekme kuvvetleri oluşmaktadır.
Elektrokimyasal Etkileri
:
Bu etkiler göz ardı edilebilir niteliktedir ve topraklama (topraktaki stray
akımlar ile karşılaştırıldığında) üzerinde herhangi bir etkisi yoktur.
Akustik Etkileri – Gök gürültüsü :
Gök gürültüsü ,
yıldırımın çarpması sırasında elektrodinamik kuvvetlere maruz kalan boşalma
kanalındaki ani basınç artışlarına (2-3 atmosfer ) bağlı olarak
gerçekleşmektedir.Şok dalgalarıyla meydana gelen örtüşen bileşenlerin yayılımı,
yüksek frekanslar için kanala dik açı yapacak şekilde düşük frekanslar için her
istikamette olmaktadır. Bunun sonucu olarak, gözlemcinin yıldırım kanallarına
olan mesafesi ve kanalların izlediği yöne göre farklılık gösteren bir dizi
gümbürtü ve çatırdama meydana gelmektedir.
İndüksiyon Etkiler :
İndüksiyon etkileri
genellikle korunma sistemleri için en zorlu mücadeleyi gerektiren etkiler
olmaktadır. Yıldırım bir yere yaklaştığı ve buranın iletkenleri arasından
geçtiği zaman , yüksek ve bazen de yıkıcı indüklenmiş gerilim üreterek manyetik
bir değişim yaratmaktadır.Yıldırım iletkeni aşağı anterlinleri ve elektrik
devreleri arasında elektromanyetik luplar oluşturabilmektedir. Bu nedenle
korunma sistemlerinin çok dikkatlice tasarlanmış olmalı ve gerekli her ek
korunma araçlarını ihtiva etmelidir.
Işık Etkileri :
Yıldırım çarpması , bunu
gözlemleyen kişinin retinasında bir imge yaratmakta ve görüşünü tekrar
kazanmasından önceki birkaç saniyelik bir süre boyunca gözünün kamaşmasına
neden olmaktadır.
Dolaylı Etkileri:
Ofset potansiyel veya
tempo gerilimi. Topraktaki yıldırım akımlarının dağılımı arazinin yapısına
bağlı olmaktadır.Heterojen bir toprak , komşu iki nokta arasında tehlikeli
potansiyel farkları oluşturabilmektedir.