Yıldırım Nedir? Yıldırımdan Korunma Yolları

Yıldırım Nedir: Yıldırımdan Korunma Yolları: Yıldırım, bulutların üst katmanlarında meydana gelen pozitif yükler ile alt katmanlarda meydana gelen negatif yükler arasındaki enerji transferidir. Yıldırım bulut ile yer arasındaki elektrik yüklerinin hızlı deşarj olma olayıdır. Bulut ile yer arasında oluşan yüksek gerilimli bir elektrik boşalmasına “yıldırım” denir.

Yıldırım Hakkında Bilgi

Yıldırım (lightning) üzerine ilk teoriler 17.yy’ da belirlenmeye başlanmıştır. Descartes adındaki bilim adamı bulutların çarpışmasından sıkışan havanın ışık ve ısı etkisi oluşturduğunu ve ısının gürültüye sebep olduğunu söyleyerek yıldırımla ilgili ilk teoriyi ortaya atmıştır. 18. yy’ ın ortalarında Rahip Nollet Denel fizik dersleri adlı kitabında elektrik ile yıldırımın ilgisini anlatmıştır.

Daha sonra fizikçi Jallbert, yıldırım olayı ile sivri uçların ilgisini ortaya atmıştır. Yine aynı yıllarda Romans, yıldırım olayının bir elektriksel olay olduğunu söyleyerek yıldırım olayında elektrikten söz ediyordu. Franklın 1725 yılında balon deneyi yaparak bulutların elektrik yüklü olduğunu ispat etmiştir. Daha sonra yıldırım konusundaki gelişmeler 1929 yılında İngiliz doktor Simson ve Fransız Mathias tarafından yapılan açıklamalar ile devam etmiştir. Yıldırımın oluşumu yapılan gözlemler ve incelemeler sonunda dört şekilde olduğunu ortaya koymaktadır. (-) inişli, (-) çıkışlı, (+) inişli, (+) çıkışlı.
Yıldırımın en fazla görüleni (-) inişli olanıdır.

Yıldırım Nasıl Oluşur?

Fırtına nedir? Fırtına ve şiddetli rüzgarlar, genellikle yağmur, kar veya dolu olaylarını beraberinde getirir.

Kümülonimbus (Cb), kümülüs bulutlarının dikey olarak gelişerek büyümesiyle oluşan konvektif fırtına bulutudur. Yıldırım, yalnız dikey gelişmeli bulut olan kümülonimbus bulutunun (cumulonimbus cloud) varlığında meydana gelebilir. Kümülonimbus (Cb) bulutunu belirlemek zor olabilir, ama sağanak yağış, şimşek ve gök gürültüsünün olması, kümülonimbus (Cb) bulutunun varlığını gösterir.

Şimşek Nedir? Nasıl Oluşur?

Güneş, Dünya yüzeyine yakın havayı ısıttığında sıcak hava yükselir. NOAA’ ya göre hava sıcaklığı yükseldikçe hava soğur ve içerdiği nem de soğur. Nem soğudukça yoğunlaşır ve yoğun bulutlar meydana getirir. Bu bulutlar yağmur kaynağı olarak bilinirler fakat aynı zamanda şimşek kaynağıdırlar.

(NOAA: Amerika Birleşik Devletleri’nin Dünya’daki hava ve deniz olaylarını araştırması amacıyla görevlendirilmiş bir kurumudur.)

Bilim adamları şimşeklerin tam nasıl oluştuğunun ayrıntılarını hala tartışmaktadırlar. Ancak büyük bir ihtimalle üzerimizdeki dondurucu havadaki bulutlar ile bir ilgisi vardır. NOAA’ya göre bulutun içinde küçük buz parçacıkları meydana gelir. Bu parçacıklar su damlacıklarıyla ve birbirleriyle çarpıştıkça, elektrik yüklerini oluşturduğu ve etkileşim sonucunda yıldırım meydana geldiği varsayılmaktadır.

National Geographic (ulusal coğrafya) şöyle açıklıyor: Buz parçacıkları bir fırtınada dönerken birbirleri ile çarpışarak elektrik yüklerinin ayrılmasına sebep olur. Pozitif yüklü buz kristalleri fırtınanın tepesine yükselir ve negatif yüklü buz parçacıkları ve dolu taşları fırtınanın alt kısımlarına iner. Alışılmışın dışında çok büyük elektrik yükü farklılıkları gelişir. Bazı şartlarda tersi de olabilir.

Şekilde görüldüğü gibi, şimşek oluşur. Çünkü pozitif yüklü yağış parçaları fırtınanın tepesine yükselirken, negatif yüklü parçalar dibe doğru inerler. hava iletken olmamasına karşın pozitif yüklü zemine çekilen negatif yükler havada iletken bir kanal meydana getirirler.

Yıldırımın Oluşması

National Geographic’e göre, yeterli yük meydana geldiğinde, kanaldaki elektriğin bir yerden bir yere taşınması sonucu şimşek çakar ve elektriksel deşarj (boşalma) başlar, yani yıldırım oluşur. Yıldırım gök gürültüsü yaratır. Yıldırım olayı, yıldırım düşmesi olarak bilinsede bulut ile yer arasındaki pozitif ve negatif elektrik yüklerinin durumlarına göre bazen buluttan yere, bazen de yerden buluta doğru olmaktadır.

Yıldırımın açığa çıkardığı enerji NOAA’ya göre çevredeki havayı 50.000 derece F’ ye kadar ısıtır. Sıcak hava hızla genişler ve gök gürültüsü olarak duyduğumuz süreçte bir ses dalgası yaratır.

Yıldırım olayında ortaya çıkan enerji yaklaşık 10¹⁰ joule kadardır. Bu enerji saniyenin milyonda biri zaman zarfında geçtiği hava sütununun sıcaklığını 15000°C’ ye kadar ısıtabilir. Bundan dolayı yıldırımın yakıcı ve yıkıcı etkisi bu enerjinin açığa çıkması sonucudur. Yıldırımın düştüğü bölgede ani ısı değişimleri olur ve bunun sonucunda hortumlar oluşabilir.

Şimşek ile Yıldırım Arasındaki Fark Nedir?

Şimşek ile yıldırım birbirinden farklıdır.

Şimşek; elektrik yüklü bir bulut ile diğer bir bulut arasındaki elektrik boşalmasıdır. Önceden tahmin edilmesi oldukça zordur. Fakat belli hava koşullarında meydana gelir.

Yıldırım; bulut ile yeryüzü arasında ve yaklaşık 1000 km hızla gerçekleşen elektrik boşalmalarıdır.

Yıldırımdan Korunma Sistemleri

Yıldırım meydana gelmesinde meteorolojik koşulların yanı sıra yer yüzeyinin durumu da çok önemlidir. Yıldırımın meydana gelmesi için uygun şartlar hazırlayan etkenler arasında ağaçlar, yüksek ve metal eşyalar iyonlaştırıcı malzemeler gelmektedir. Bir insana yıldırım çarpma ihtimali 600 binde birdir. Bundan dolayı yağışlı havalarda dikkatli olunmalıdır. Yıldırım çarpmış bir kazazedeye dokunmak tehlikeli değildir. Dokunulduğu zaman çarpılma tehlikesi yoktur.

Yapılan araştırmalar sonucunda bir bölgeye yıldırım düşmeden önce vızıltı şeklinde bir ses duyulduğu, saçların dikleştiği ve deride karıncalanmalar olduğu saptanmıştır. Böyle bir durumda o bölgeden hemen uzaklaşılmalıdır. Yıldırımdan korunma da can ve mal kaybını asgariye indirmek için bazı konularda dikkatli olunmalıdır. Yıldırım korunma yöntemleri aşağıda verilmiştir;

Açık Alanlarda;

• Yıldırımdan korunma için yüksek bina ve yapıların (minare gibi) çatılarına paratoner (yıldırımsavar) denilen ve elektriği toprağa ileten aletler kullanılmalıdır.
• Açık arazide gruplar halinde durulmamalıdır.
• Ağaç altına sığınılmamalıdır.
• Kişilerin alabilecek önlem ise, yağışlı havada üstü kapalı bir alanda yağış kesilene kadar beklemektir.
• Eğer kapalı bir alan yoksa yapmanız gereken diğer insanlardan yeterince uzaklaşarak çömelip, ayaklar birleştirilmeli ve kafanız olabildiğince öne doğru eğilmelisiniz. Yere yatmamalı, ayakta durmamalı, eller yere değdirmemelidir.
• Açık alanlarda çalışılmamalıdır.
• Cep telefonuyla konuşulmamalıdır.
• Traktör, metal çitler, çim biçme makineleri vs elektrik ileten nesnelerden uzakta durulmalıdır.
• Elinizde açık bir şemsiye, sivri yada metal cisimler varsa tehlike içinde olabilirsiniz. Bundan dolayı şemsiyeyi kapatarak kapalı bir alan bulunmalıdır.
• Metal tokalı ayakkabılar ve bütün metal olan eşyalar çıkarılmalıdır.
• Yıldırım riski olan havalarda çevresine göre yüksek olan yerlerin (telefon direği, ağaç, elektrik direği, minare, bayrak direği gibi) yakınında durulmamalı sivri yerlerden ve su birikintilerinden uzak durmanız gerekmektedir. Su üzerinde iseniz hemen karaya çıkılmalıdır.
• Metal boru, çamaşır teli, tren rayı vs uzak mesafelerden yıldırımı taşıyabilecek metal devrelerden uzakta olunmalıdır.
• Yıldırımdan korunma için hendek içi ve vadi gibi alçak alanlarda barınmaya çalışılmalıdır.
• Yıldırım olasılığına karşı en güvenli yerler, binalar ve otomobillerdir. Özellikle otomobillerin lastikleri yalıtkan olduğu için otomobil içleri güvenli yerlerdir.  Otomobiller ıslak lastiklerden elektriği toprağa iletirler.
• Aynı yere yıldırım iki kez düşmez diye bir düşünceye kapılmamalıdır. Zira New York’ta bulunan Empire State binasına onbeş dakikada, onbeş kez yıldırım düşmüştür.

Kapalı Yerlerde;

• Yüksek yerleri yıldırımdan korumak için paratoner (yıldırımlık, yıldırım savar) kullanılmalıdır.
• Gerekmediği sürece dışarı çıkılmamalıdır.
• Duvarlardan uzakta durulmalıdır.
• Acil durumlar dışında telefon kullanılmamalıdır ve elektrikli cihazlar tutulmamalıdır.
• Elektrikli eşyalar fişlerinden çekilmeli mümkün olduğunca kullanılmamalıdır.
• İletkenlik sağlayan kapı, pencere, lavabo, radyatör ve elektrikli cihazlardan uzak durulmalıdır.
• Fırtınalı havlarda, televizyon, bilgisayarlar vs elektrikli cihazların bağlantıları kesilmelidir.
• Banyo yapılmamalıdır.

Bina ve İşletmelerde Yıldırımdan Korunma Yöntemleri

Yıldırımın olumsuz etkilerinden binaları ve işletmelerde korunma yöntemleri olarak yüksek gerilim tesisleri kurulmalıdır. Bütün aşırı gerilim koruma düzenlerinin, toprağa boşalma yolunun direnç ve endüktansı olabildiğince küçük tutulmalıdır. Bu nedenle topraklama elektrotuna bağlantı yapılırken mümkün olduğu kadar düz, köşe yapmadan ve en kısa yoldan yapılmalıdır. Yıldırım düşmesi durumunda, işletme topraklamasından ve koruma topraklamasından ayrı olarak, alıcılara zarar vermemek için ayrıca yapılan topraklamaya “yıldırım topraklaması” denir.

Hava hatlarının koruma iletkenleri, demir veya beton direkler özel bir topraklayıcı üzerinden topraklanır, bu yıldırım topraklamasıdır. “Yıldırımdan korunma yönetmeliği”  binaları koruma ile ilgili standartlara (TS 622, TSIEC 61024 ve TSIEC 7 60364-4-443 vb ) ve diğer mevzuatta (Bayındırlık Bakanlığı Teknik İşler Şartnamesi Yıldırımlık Tesisatı kısmı vb) belirtilen hususlara da uyulmalıdır. Parlayıcı ve patlayıcı ortamlarda alınacak ek topraklama önlemleri için ilgili standartlarda (Örneğin EN 60079-14 vb), tüzük ve genelgelerde belirtilen hususlara uyulmalıdır. NFC 17-100 standartına göre var olan bilgi ve tekniklerle korunmayı sağlamak için gereken düzenlemeleri vermekte, yıldırımdan korunma için kurulacak tesislere korunma yolları ile ilgili bilgileri sağlamaktadır.

NFC 17-100 içerdiği konular

• Faraday kafesi ile yıldırımdan korunma
• Franklin çubuğu (yakalama ucu) ile yıldırımdan korunma
• Paratoner (lightning rod) ile yıldırımdan korunma

Faraday Kafesi ile Yıldırımdan Korunma 

Bu koruma sisteminde Franklın çubuk sistemindeki gibi sistemler kullanılmaktadır. Yüksek binaların tepesinde gözenekleri küçük bir Faraday kafesi kurularak ve bu kafesi de toprağa bağlamak sureti ile yapılan koruma şeklidir. Çarpma noktası denilen yakalama uçları (Franklin çubuğu) (0.50-2 m) çatı çevresindeki önemli noktalara (çatı, baca, üst yapıları vb.) bağlantısı yapılır.

Yıldırımdan korunma sistemleri elektrik tesislerini, işletmeleri ve binaları paratoner topraklama ile korumaktadır. Bu koruma sistemlerinde, korunacak binaların en üst yerlerine aktif paratonerler yerleştirilir. 

Paratoner ile Yıldırımdan Korunma

Paratoner, iletken tel, sivri uçlu metal bir çubuk ve metal levhadan meydana gelir.  İletken levha toprağa gömülür. Paratoner tesisatı malzemeleri, sivri uçlu metal çubuk binanın üzerine yerleştirilir. Metal çubuk ise iletken tel ile metal levhaya gergi teli ile bağlanır. Paratonerler ile yıldırımdan korunma da paratonerler, yerleştirildikleri yere, yapılardaki yüksekliğine göre değişir.  Elektro-geometrik model yöntemine göre korunma seviyesi güvenilir olarak hesaplanır.

Topraklama ile Yıldırımdan Korunma

Yıldırımdan korunmada toprak bağlantısı; yıldırımdan korunma tesisatı yapılırken,   iletkenler toprağın içine gömüldüğü için verimli çalışması amacıyla topraklama işlemi sırasında çok dikkatli olunmalıdır. NF C 17-100 ve NF C 17-102 standartları , her bir alt iletken için paratoner ve kafeslere değişik ebatlarda özel bir topraklama şeklinin olması gerektiği şartını getirmiştir. Elektriksel toprak yada var olan kemer, eş potansiyeli sağlayabilmek için bu iletkenlere bağlanırlar. Topraklama sistemlerinde iletkeni topraklarken, gömülü bir metal elektrik nakil borusundan uzakta  (3 veya 5 m) tutulmalı ve omik değerinin düşük dalga empedansıyla 10 Ohm’ dan fazla olmamasına dikkat edilmelidir. Yıldırımdan korunma da mutlaka topraklama ve paratoner tesisi kurulmalıdır.

Binaları yıldırımdan koruma paratoner ile mümkündür. Paratoner firmaları tarafından yıldırımdan korunma sistemleri olan paratonerleri, paratoner yönetmeliği  doğrultusunda kapasite ve çeşitleri bakımından son teknoloji ile imal  etmektedirler. Piyasada birçok paratoner markası vardır. Her firmanın paratoner fiyatı da kapasite ve çeşitlerine göre farklılık göstermektedir.