Yıldırım Olayı

Yıldırım ; Son yıllarda Fransa?da Meteorage Franklin ve Franklin Francetarafından 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.