Dünyanın Elektriksel Yük Dengesi: Yıldırımlar


Admin

Administrator
#1
Dünyanın Elektriksel Yük Dengesi: Yıldırımlar

yildirim.jpg


Dünyanın elektrik yüklü bir küre olduğunu biliyor muydunuz? Evet, hem dünyada hem de atmosferde büyük oranda elektrik yükü bulunur. Yeryüzünde, havanın açık olduğu normal bir günde yaklaşık 100 volt / metre’lik bir elektrik alan vardır. Yani bu demektir ki, boyu 2 metre olan bir insanın ayakları ile başı arasında 200 volt’luk bir gerilim vardır. Peki, evde 220 volt’luk geri-lime kapılmak ölüme yol açabilirken, yaklaşık 200 volt’luk bir gerilim içinde günlük hayatını sürdüren insanlara neden birşey olmaz? Bunun sebebi, havanın yeryüzünde, yüzeye yakın kısımlarda elektriği iletmemesi, yani yalıtkan olmasıdır.


Eğer hava dünya yüzeyinde elektriği iletseydi, elektrik şokuna maruz kalacaktık. Atmosferde yükseklere çıkıldıkça havanın iletkenliği artar, ancak yeryüzünde havanın iletken olabilmesi için, yani yalıtkanlığının kırılabilmesi için, potansiyel farkın 2-3 milyon volta kadar çıkması gerekir. Bu değer hava için özeldir. Yalıtkan maddelere yüksek voltaj veya elektrik alan uygulandığında yalıtkanlıkları kırılır ve elektriği iletmeye başlarlar.


Atmosferde (+) ve (-) yükler bulunur. Normal havada bu yükler ortalama aynı oranda olduklarından havada herhangi bir elektrik akımına rastlanmaz.

Elektrik yükünden dolayı, tüm dünya yüzeyinden atmosfere sabit bir oranda yaklaşık 1000 amper’lik bir elektrik akımının olduğu tahmin edilmektedir. Her zaman devam eden bu yük akışı sonucunda dünyanın yükünün çok kısa bir zamanda tükenmesi gerektiği düşünülebilir. Eğer dünya her an yeniden yüklenmemiş olsaydı bu düşünce önemli olabilirdi. Ancak değişik yollarla, kaybettiği yükler dünyaya yeniden kazandırılır ve dünyanın elektriksel yük dengesi korunmuş olur.


Yıldırımlar nasıl oluşur?

Fırtınalar atmosferin yeryüzüne yakın kısımlarında meydana gelen atmosferik olaylardır. Bu tür olaylar (rüzgarlar, yağışlı havalar) genelde atmosferin Troposfer denilen 50 kilometreye kadar olan kısmında cereyan ederler. Yıldırımlar fırtına bulutlarıyla oluşurlar. Yıldırım, elektrik yüklerinin çok kısa (saniyenin milyonda birine yakın) bir sürede buluttan yere veya yerden buluta akmasıdır.


Eğer bu boşalma bulut ile yer arasında olursa buna "yıldırım" diyoruz. Yük alış-verişi bulutlar arasında veya bir bulutun kendi içinde olursa buna "şimşek" adını veriyoruz. Yıldırım oluşabilmesi için bulutta, bulut ile yer arasındaki havanın direncini kıracak kadar yük toplanması gerekir.


Bulutların içindeki yüklenme olayını açıklamak için bazı teoriler ileri sürülmüştür. Fırtına bulutunun içindeki hava yer yer sıcak, bazı bölgelerinde de -40 dereceye kadar soğuk olabilir. Bu nedenle fırtına bulutları içinde hava kararsız ve değişkendir.


Bulut içerisindeki sıcak hava akımları nedeniyle su damlacıkları, kar ve buz kristalleri ve küçük parçacıklar bulut içinde gelişigüzel sürüklenirler ve bu esnada sürtünme yoluyla yüklenirler. Bulut içindeki yüklenmeyi bu şekilde açıklamaya çalışan teoriler, negatif yüklerin neden bulutun alt kısmında toplandığını tam olarak açıklayamazlar. Az da olsa pozitif yüklendikleri de görülen (%15) bulutun alt kısımları genellikle negatif yüklenirler (%85).


Bulutun içindeki yukarıya ve aşağıya doğru hava akımlarının etkisiyle negatif yükler bulutun alt kısımlarına, pozitif yükler de bulutun üst kısımlarına taşınırlar. Bunun dışında, bulutun içinde üst ve alt bölgelerde negatif ve pozitif yük toplanmaları da olabilir. Bulut içinde meydana gelen yük akışlarının, yani şimşek çakmalarının nedeni bulutun içindeki bu yüklü bölgelerdir.


Bir bulutun yere yakın alt kısmında toplanan negatif (-) yüklere karşılık yerde de pozitif (+) yükler toplanır. Bu karşılıklı toplanmanın sebebi zıt işaretli yüklerin birbirlerini çekmesidir. Fırtına bulutunun bulunduğu bölgenin altında binalar, ağaçlar veya elektrik direkleri gibi uzun ve yüksek yerlerde pozitif yükler toplanır.


Çevreye göre nispeten yüksek yerler, yıldırım şeraresi için uygun bir yol oluştururlar. Fırtına bulutları yerden 1-3 kilometre kadar yüksekte olabilirler. Bu bulutların 2-10 kilometre genişliğinde ve 10 kilometreye kadar uzunlukta olabildikleri gözlemlenmiştir. Yükler yeterince toplandıklarında bulut ile yer arasında milyonlarla ifade edilen bir potansiyel fark oluşur.


Bu voltaj, havanın yalıtkanlığını delecek büyüklüğe ulaştığında yerden yükler yukarı doğru bir yol bularak yükselir. Bununla beraber buluttan negatif yükler havanın direncinin en düşük olduğu yoldan aşağıya doğru çok kısa ve arka arkaya birçok kere atlamalar yaparlar. Bu atlamalar her defasında daha uzun yol katederek havayı deler ve en sonunda da aşağıya kadar bir yol bularak yerden yükselen yüklerle birleşirler.


Bu öncül atlamalar çok kısa süreli olduklarından gözle ayırdetmek mümkün değildir. Yıldırım düşmesi olayı toplamda 30 mikrosaniye gibi çok kısa sürede gerçekleşir. Fotoğrafik çekimlerle bu arka arkaya zigzaglı ve çatallı çakışların 11-40 defa olabildiği gözlenmiştir.


Yıldırım düştüğünde çok büyük bir enerjinin açığa çıktığı düşünülebilir ama durum aslında böyle değildir. Yıldırımın hızı ışık hızına yakındır. Bir yıldırım düşmesinde akım 20 000 ampere kadar çıkabilir fakat bu olay çok kısa bir sürede aktığından açığa çıkan enerji çok fazla değildir. Ortalama bir yıldırım şeraresinin enerjisi 100 wattlık bir ampulü bir kaç ay yakabilecek kadardır.


Yıldırım düşmesi esnasında şerarenin etrafı 30 000°C’ ye kadar ısınabilir. Bu ani ısınma sonucunda yakındaki hava genişleyerek şok dalgası oluşturur ve bu bir patlama şeklinde yayılır. Biz de bunu "gök gürültüsü" olarak duyarız. Bütün bunlar ısı ve ses enerjisi olarak yıldırımın enerjisinden birer kayıptır. Yıldırım düşmesindeki enerjinin ancak %1’inin yere ulaşabildiği tahmin edilmektedir.


Buna göre yıldırım enerjisi kullanılabilir hale getirilebilir mi; sorusuna cevap şöyle olabilir: Yıldırımların nereye ve ne zaman düşecekleri belli değildir ve yıldırımın enerjisini toplamanın kolay bir yolu yoktur. Ayrıca enerjinin bir şekilde elde edildiği düşünülse bile bu çok küçük sayılabilecek bir enerjidir.


Bu nedenlerle yıldırım düşmesi olayında enerjiyi kullanılabilir hale dönüştürme fikri çok da gerçekçi bir fikir değildir. Yıldırımı büyük bir parıltı olarak görürüz. Işığı gördükten biraz sonra da gök gürültüsünü duyarız. Ikisi arasında bazen birkaç saniye, bazen de 10-15 saniye fark olabilir.


Bunun nedeni ışığın sesten çok daha hızlı olmasıdır. Yıldırım veya şimşek ile gök gürlemesi arasındaki süreyi saniyeleri sayarak ölçerseniz, fırtınanın veya şimşeğin sizden ne kadar uzakta olduğunu tahmin edebilirsiniz. Saydığınız her saniye, şimşeğin sizden 300 metre uzakta olduğunu söyler, çünkü sesin saniyedeki hızı 300 metre’dir. Diyelim ki şimşeği gördükten sonra gök gürültüsünü duyana kadar 6 saniye saydınız. Bu, fırtınanın sizden yaklaşık 1800 metre uzakta olduğu anlamına gelir.


Yıldırımın çarpmasının etkileri

Yıldırım insanlar üzerine düşerse öldürücü olabildiği gibi, üzerine yıldırım düştüğü haber verilen bazı insanlara hiç bir zarar gelmediği de olmuştur. Buna rağmen bir insanın üzerine yıldırım düşmesi son derece tehlikelidir. Yıldırım çarpmasında ki gerilim milyon volt derecesinde fakat çok kısa sürelidir.


Yıldırım çarpan kişilerde en çok görülen etkiler kalp-damar sistemi ve sinir sistemi bozukluklarıdır. Yüzeysel veya derin cilt yanıkları oluşabilir. Konuşma güçlüğü, hafıza kaybı ve duyma kaybı gibi bozukluklar da olabilmektedir. Fakat bunların en önemlisi kalp durmasıdır. Yıldırım düşen birisine dokunmak tehlikeli değildir.


Amerika’da yıldırım çarpmasından ölenlerin sayısı her yıl 100 kişi civarındadır. Türkiye’de de yıllardır sayısız yıldırım kazaları olmuş ve birçok kişi hayatını kaybetmiştir. Yıldırımların aynı yere birden fazla düştüğü, hatta aynı kişiye birden fazla çarptığı olmuştur. Amerika’da bir park görevlisine 1942 - 1976 yılları arasında 7 kez yıldırım çarpmış ve bu kişi hepsinden de kurtulmuştur. Yıldırımlar sanayi bölgeleri ve ormanlık alanlara da düşebilir ve maddi zarara sebep olabilirler.


Yıldırım çarpmasından korunma

Yıldırım düşmesi esnasında yapıldığı tespit edilen en yaygın tehlikeli aktiviteler şöyle sıralanmaktadır: Açık alanlarda oynamak veya çalışmak. Tekne ile gezmek, balık avlamak ve yüzmek. Tarım ve yol çalışması gibi ağır işlerde çalışmak. Golf oynamak. Telefonla konuşmak. Elektrikli cihaz kullanmak veya tamir etmek.


Fırtınalı havalarda yıldırımdan korunmak amacıyla bir dizi tedbirler alınabilir. Fırtınada dışarda kalınmamalı, ev veya araba gibi kapalı bir mekana girilmelidir. Elektrikli aletlerin bağlantıları kesilmeli ve metal eşyalardan uzak durulmalıdır. Telefon kullanılmamalı, kapı ve pencerelerden uzak durulmalıdır. Dışarda fırtınaya yakalandıysanız, grup halinde bulunulmamalıdır.


Asla bir ağacın altına sığınılmamalı ve etrafınızdan daha yüksek bir konumda olmamalısınız. Binaları yıldırım düşmelerinden korumak için kullanılan en yaygın metotlar Faraday Kafesi veya Aktif Paratonerlerdir. Uçaklar ve arabalar metal oldukları için (Faraday Kafesi oluştururlar) yıldırım düşmesine karşı güvenlidirler.


Uçaklar üretim aşamasında yıldırım düşmesine karşı yoğun testlere tabi tutulmaktadır. Yıldırımlar dünyanın elektrik yük dengesini korumada önemli yere sahiptirler. Dünyanın her yerinde, her an yaklaşık 1000 kadar fırtınanın aktif olduğu ve ortalama 1000 - 1500 yıldırım düşmesi meydana geldiği tahmin edilmektedir.


Böylece yeryüzünden atmosfere akan yükler, yıldırımlarla tekrar yeryüzüne dönmüş ve dünyanın elektriksel yük dengesi korunmuş olmaktadır. Bugün modern teknoloji vasıtasıyla dünyanın her yerini uzaydan uydular vasıtasıyla takip ederek, fırtınaların oluşumu gözlenebilmekte ve yıldırımlar noktasal olarak tespit edilebilmektedir. Mikro alemden makro aleme kadar her yerinde bir dengenin olduğu evrende, insanoğlunun karışarak bozmaları dışında bütün dengeler korunmaktadır.

www.ekolojimagazin.com
 


Reklamlar

Facebook

Üst