Yıldırım ve şimşek

Ara 16 2007

Yıldırım ve şimşek

(0 Oy)

GenBilim Editor

Pazartesi, 17 Aralık 2007

Okunma: 2673 kez

Yıldırım ve şimşek; bulut içinde, iki bulut arasında ve bulutla yer arasında olan bir elektriki boşalmadır. Ülkemizde bulutla yer arasındaki elektriksel boşalmaya yıldırım, diğer boşalma şekillerine (Atmosferde meydana gelen elektrik akışına) ise şimşek ad; verilmektedir. Elektrik akışı olayının %80'i bulut içinde (şimşek şeklinde) %20'si ise bulutla yer arasında (yıldırım şeklinde) oluşmaktadır. Bu olaylar yıldırım düştü ve şimşek çaktı olarak da ifade edilmektedir.

Yıldırım, atmosferik elektriğin gözle görülebilen en dehşet verici ve en yakıcı şeklidir. Bunun için afete neden olan en tehlikeli ve en acımasız doğal olayların başında gelmektedir. Tek bir yıldırım 100.000 amper büyüklükte bir elektrik akımı oluşturabildiğinden, ciddî yaralanmalara ve ölümlere neden olabilmektedir. Sadece ABD'de yılda ortalama 250 kişi yıldırımdan etkilenmekte ve 100'ün üzerinde can kaybı görülmektedir. Dünyanın değişik yerlerinde birçok kişi tarlada çalışırken, ata binerken, çobanlık yaparken, dağlarda ve denizlerde gezerken, spor yaparken, kapalı yerde otururken yıldırım düşmesi sonucu hayatını kaybetmektedir. Ayrıca yerleşim yerlerinde, geniş çalılık ve ormanlık alanlarda büyük yangın olayları yaşanmaktadır.

Yıldırım olayında bulut içindeki elektrik akımı, yere ulaşabileceği en kısa yolu seçmektedir. Bunun için ağaçlar, çok katlı binalar, kuleler gibi yüksek yerler, yıldırıma karşı hassas yerlerdir. Yine özellikle metal yapılar, kuleler, çubuklar, çitler gibi iletkenlik özelliğine sahip yerler ile pozitif elektrik yükünün fazla olduğu noktalar, yıldırım düşme şansı yüksek olan yerlerdir.

Yıldırımların Oluşumu
Şimşek ve yıldırım çoğunlukla, kümülonimbus (Cb) bulutlarının olgunluk aşamasında oluşan fırtına bulutlarının içinde görülmektedir (Şekil 85). Ancak kümülonimbus bulutlarındaki bu olağanüstü elektrik birikiminin nedeni tam olarak bilinmemektedir. Bunun; bulut içindeki çok kuvetli yükselici ve alçalıcı akımlar sonucu, su damlacıklarının ve buz kristallerinin, birbirleriyle çarpışması ve sürtünmesi sırasında oluşan, statik elektrikten ve aşırı soğumuş su damlacıklarının anîden buz kristalleri hâline dönüşmesiyle açığa çıkan gizli ısıdan kaynaklandığı kabul edilmektedir.

Genel bir kural olarak, pozitif elektrik yüklü su ve buz parçacıkları Cb bulutunun üst kısmında, negatif elektrik yüklü parçacıklar ise alt kısmında toplanmıştır. Bulutun alt kısmında oluşan negatif elektrik yüklü alan, bulutla yer arasında ve yeryüzünde, pozitif elektrik yüklü bir alanın oluşmasına neden olur. Oluşan bu pozitif yük, hareket eden bulutu yeryüzünde adeta bir gölge gibi takip eder. Bulutun üst ve alt kısımları ile bulutla yer arasında oluşan elektriksel enerji farkı, bulutun taşıyamayacağı bir noktaya geldiği an (yaklaşık 100 milyon volt), aşağıya doğru olağanüstü büyüklükte bir enerji akışı başlar. Yere doğru olan bu ilk enerji akışı, en az dirence sahip yolu izler. Bu elektrik akışı, 50-100 metrelik basamaklar hâlinde, duraklamalarla olur ve elektron akışı yere kadar ulaşır. Bu duraklamalar saniyenin 50 milyonda biri kadar bir zaman dilimi içinde gerçekleştiğinden, bunları gözle görmek mümkün değildir.

Buluttaki elektrik yükü, ilk çakışta yere doğru boşalır. Yere doğru yaklaşıldığında bu ilk çakışa karşılık iyonize yol boyunca yerden yükselen ve buluta kadar uzanan ikinci bir geri dönüş darbesi oluşur. Gözle de görülebilen bu ikinci elektrik enerjisi akışına Yıldırım adı verilir.

Bir yıldırım olayında normal olarak gözle görülemeyen iki ya da 3 çakma olmaktadır. Fakat bugüne kadar 42'ye ulaşan sayıda çakma kaydedilmiştir. Geri dönen elektrik akımının (yıldırım), içinden geçtiği hava sütununun sıcaklığı, Güneş'in yüzey sıcaklığından 5 kat daha fazladır (30.000°C). Bu olağanüstü sıcaklığa ulaşan hava, âni olarak genişlediğinden çevresinde şok dalgaları oluşur. Bu dalgalar bir patlama sesiyle yayılır ki bu sese gök gürültüsü adı verilmektedir.

Bu olaylara neden olan bulut tam üzerimizde ise, elektrik boşalmasıyla birlikte gök gürültüsü de duyulur. Bulut uzakta ise, gök gürültüsü daima şimşek ya da yıldırımdan sonra işitilir. Gök gürültüsü, elektriksel boşalım noktasından genellikle 15 km uzaklıktan duyulabilir. Ancak elektrik boşalmasının büyüklüğüne bağlı olarak 25 kilometre uzaklıktan da duyulduğu görülmüştür.

Işık saniyede 300.000 km hızla hareket ettiği için, şimşek ve yıldırım oluştuktan çok kısa bir süre sonra görülür. Sesin hızı saniyede 340 metre olduğu için, gök gürlemesi çok daha sonra işitilir. Yani ses 1 km'yi 3 saniye dolayında katetmektedir. Buna göre boşalmanın oluştuğu yerin bulunduğumuz yerden ne kadar uzakta olduğu tahmin edilebilir. Örneğin, yıldırımın görüldüğü andan gök-gürültüsünün duyulduğu ana kadar geçen süre 9 saniye ise, yıldırım 3 km uzağa düşmüş demektir.

Yıldırımların Dünyasal Dağılımı ve Zararları
Yıldırım olayları konveksiyonel yağışların yoğun olarak görüldüğü bölgelerde çok sık rastlanan bir doğal olaydır. Özellikle de orajlara (yağışlı, şimşekli, gökgürültülü fırtınalar) neden olan kümülumbus bulutlarının oluşumu ve dağılışı ile bir paralellik göstermektedir. Bu nedenle Ekvatoral-Tropikal kuşak ile subtropikal kuşağın yağışlı bölgelerinde ve orta enlemlerde yıldırım olayı sıkça görülmektedir.

Subtropikal bölgelerin ve orta enlemlerin yağışlı bölgelerinde yer alan geniş kara parçaları, özellikle ilkbahar, yaz başları ve sonbahar sonlarında Dünya'da yıldırımın en sık görüldüğü yerlerdir. Buralarda atmosferik kararsızlığa bağlı olarak gelişen Cb bulutları, yıldırımların oluşmasının temel nedenidir.

Yıldınm olaylarının en az görüldüğü yerler ise, Dünya'nın kurak bölgeleridir. Buralar, kutup bölgeleri ile subtropikal yüksek basıncın etkisinde bulunan geniş çöl alanlarıdır.

Ahrens (1994)'e göre Dünya'da günde ortalama 44.000 dolayında, şimşek ve yıldırım üreten fırtına oluşmakta, 8-9 milyon dolaymda şimşek-yıldırım olayı görülmektedir (Örneğin 1993 Martında ABD'de Florida'da meydana gelen bir fırtınada bir saatte 5000 şimşek çakmıştır). Buna göre saniyede 100 şimşek ve yıldırım olayı yaşanmakta ve 4 milyar kilovat saatlik enerji açığa çıkmaktadır.

Etki alanları oldukça sınırlı olmasına rağmen, Yıldırımlar afet boyutunda önemli zararlara neden olabilmektedir. Bu olumsuz sonuçlar aşağıdaki şekilde özetlenebilir.

Pek çok insan hayatını kaybeder.

Hayvan kayıpları olur.

İnsanlar psikolojik açıdan olumsuz yönde etkilenir.

Orman ve çalı yangınları sonucunda ve büyük ürün kayıpları olur (Yıldırım nedeniyle ABD'de yılda 10.000 orman yangınının çıktığı ve bundan dolayı olan parasal kaybın 50 Milyon ABD doları civarında olduğu belirtilmektedir).

Binalarda ve petrol istasyonlarında büyük yangınlar başlar.

Yüksek gerilim hatları büyük zarar görür.

Elektrikli ve elektronik sistemlerde arızalar meydana gelir.

Haberleşmede aksamalar olur.

Ulaşımda, özellikle de hava ulaşımında aksamalar ve kazalar meydana gelir.