SİNSİ BİR TEHKİLE: YILDIRIM VE NASIL KORUNMALIYIZ?

Transkript

1 SİNSİ BİR TEHKİLE: YILDIRIM VE NASIL KORUNMALIYIZ? Doç. Dr. Mikdat Kadıoğlu TMMOB Meteoroloji Mühendisleri Odası Giriş Dünya da saniyede 100; bir günde de 8 milyon civarında yıldırım oluşmaktadır. Yıldırım, binlerce amper büyüklüğünde elektrik akımı oluşturabilir ve çarptığında hayvanlar ve insanlar elektrikle yüklenebilir. Bu nedenle yıldırımlar, insanlar ve cisimler için birinci derecede tehlikelidir; önemli can ve mal kayıplarına neden olurlar. Yıldırım, deprem, sel, hortum, çığ, kasırga ve benzeri kitlesel ölümlere ve büyük tahribatlara yol açmadığı için genellikle basında manşet olmaz. Bununla birlikte, gelişmiş ülkelerde kamuoyu tarafından fark edilmediği halde, değişik yer ve zamanlarda az sayıdaki ölümler, toplamda yıldırımı meteoroloji karakterli doğal afetler içinde en çok can kaybına neden olan meteorolojik olay haline getirmiştir [1,10]. Örneğin, bir yılda yıldırım ABD'de en az 350 kişiye çarpmakta ve yaklaşık olarak ortalama 100 civarında ölüme yol açmaktadır [2]. Diğer bir deyişle, ABD de meteoroloji karakterli afetlerde ölenlerin % 26.2 sine hortumlar, %26.8 ine seller, %9.3 üne kasırgalar ve %38 ine de yıldırımlar neden olmaktadır. ABD de yıldırımın neden olduğu ekonomik kayıpların ise 6 milyar dolar civarında olfuğu hesaplanmaktadır [10]. Bir yıl içinde bir kişinin yıldırım tarafından çarpılma olasılığı 1/600,000 dir [10]. Diğer meteoroloji karakterli doğal afetlerde olduğu gibi, yıldırım tarafından çarbılma ihtimalini ve yıldırımlardan dolayı olan can ve mal kayıplarını en aza indirebilmemiz için insanlarımızın öncelikle bilgilendirilmesi şarttır. Ayrıca kamuoyunda yıldırımın oluşumu ve yıldırımdan korunma konusunda yerleşmiş çok eksik ve yanlış olan bilgilerin de düzeltilmesi gerekiyor. Bu nedenlerden dolayı bu yazıda yıldırımdan korunma ile ilgili temel bilgiler kısaca ele alınmıştır. Yıldırımın Oluşumu Şekil 1 de gösterildiği gibi yıldırım, bir elektrik boşalımı olarak bulutun içinde ilk kırılma adı verilen bir süreç ile başlar ve ilk kırılma onlarca milisaniye sürer [1,2,5]. Böylece bulutun orta kısmından, alt kısmına doğru elektron akımı olurken buluttan yere doğru yıldırım oluşmaya başlar. İlk kırılma ile birlikte oluşan negatif yüklü yol, buluttan toprağa doğru ilerlemeye başladığı zaman, akımlar serisi başlar. Bu ilk akım öncü akım (plot leader) olarak bilinir ve 2,000,000 m/saat üzerinde bir hızla yeryüzeyine doğru ilerler. Öncü akım, durana kadar sadece 100 m ilerler. Buradan itibaren elektron boşalması yere basamak basamak ilerleyerek ağaç dallarına benzer bir elektrik boşalım işlemini başlar. Her hamlede elektrik boşalması 50 m ile 100 m arasında yol alır ve saniyenin 50 milyonda biri kadar kısa sürelerde bu durum tekrarlanır. Bu duraklamalarda buluttan enerji alınır. Bu basamak basamak ilerleyen akımlar basamaklı akım (stepped leader) olarak adlandırılır. Basamaklı akımlar çok zayıftır ve genellikle insan gözüyle görülemezler. Basamaklı akımlar, yeryüzeyine yaklaşık olarak 5-50 metreye 1

2 kadar yaklaşabilir. Basamaklı akımların ucu yere yaklaştığında potansiyel artar ve pozitif yükler yerden yukarı doğru basamaklı akımla birleşmek için akmaya başlar. Bu noktada pozitif yüklü partiküller yüzeyden basamaklı akıma ilerler ve büyük bir gök gürültüsü duyulur (Şekil 2). Şekil 1. Yıldırımın çeşitli safhaları. (a) ve (b)'de öncü akım (leader steps) hamleler ile yeryüzeyine yaklaşıyor. (c)'de yukarı doğru akımın öncü akım ile birleşmesi için gerekli olan çarpma uzaklığı (ÇU) ve (d) bağlantı uzaklıkları (BU) gösterilmiştir. (e)'de ise dönüş darbesi (return stroke) açık bir şekilde gösterilmektedir [5]. Şekil 2. Geceleyin daha fazla oluşan gök gürlemelerinin şematik bir açıklaması. İnsanların Yıldırımdan Korunması Yıldırım kurbanlarını daha çok tarlada çalışırken, ata binerken, bisiklet sürerken, dağa tırmanırken, dışarıda oynarken, balık tutarken, ağaç altında dururken, çobanlık yaparken, normal telefonla konuşurken, banyodayken, yüzerken veya küçük teknelerle denize 2

3 açılmışken yakalamaktadır [2,3,10]. Nerede olursanız olun öncelikle yıldırımdan korunmak için şu 30/30 kuralına uyun: Şimşek çaktıktan sonra 30 saniyeden daha az bir süre içinde gök gürültüsünü duyduğunuz andan en son gök gürültüsünden 30 dakika geçene kadar yıldırım tehlikesi içindesiniz. Gök gürültülü bir fırtınaya yakalandığınız zaman en iyi korunma İÇERİ GİRmektir [5]. Eğer bina ve otomobil gibi kapalı bir sığınak mevcut değilse yüksek yerlerden ve tek kalmış ağaçlardan mutlaka uzak durmalısınız. Açık arazide eğer saçınız dikleşmeye başlıyorsa (Şekil 3), deriniz sızlıyorsa ve/veya çatırdama gibi bir ses duyuyorsanız, DİKKAT! size her an yıldırım çarpabilir. Şekil 3. Yıldırım çarpma öncesi saçlarınız dikleşir. Bu resmin çekildiği yere 5 dakika sonra yıldırım çarpmıştır [2]. Tehlike durumunda hemen ya hızla alçak bir yere kaçın ya da yere çömelin ve başınızı dizlerinizin arasına alarak hedef küçültünüz. Asla yere yatmayın. Eğer yüksek ve düz bir yerdeyseniz başımızı mümkün olduğu kadar alçakta tutun, fakat yere uzanmayın. Bazen elektrik yükünün büyük kısmı yıldırımın çaktığı noktanın yakınındaki yüzeyde yoğunlaşır. Bu yüzey akımı vücuda geçerek, ölüme ve yaralanmaya sebep olabilmektedir. Bunun için, Şekil 4'de olduğu gibi, mümkün olduğu kadar yere çökmeli ve ayak parmaklarının üzerinde durarak yerle teması en aza indirmeliyiz [2]. Voltaj farkı yaratmamak için de ayaklarınızı birleştirmeliyiz. 3

4 Şekil 4. Yıldırım tehlikesi oluştuğunda, eğer sığınacak kapalı bir yer yoksa, arazinin en alçak noktasında yere top şeklinde çökün. Gök gürültülü ve şimşekli bir fırtınanın hüküm sürdüğü hava şartlarında, bulunulan yere göre aşağıda özetlenen kurallara dikkat edilmelidir: Açık Arazide: 1. Sığınabileceğiniz bir bina veya otomobil arayınız. 2. Bina veya otomobil yoksa, mağaralar, kuru hendek ve arklar, vadiler, kanyon veya en az boyunuzla aynı yüksekliğe sahip alçak ağaç kümeleri arasındaki boşluklar sığınabileceğiniz en güvenli yerlerdir. 3. Eğer sığınabileceğiniz hiç bir yer yoksa bulunduğunuz yerdeki en yüksek cisimden uzak durunuz. 4. Eğer etrafınızda dağınık şekilde bir kaç tane ağaç bulunuyorsa, en yakınınızdaki ağaca, o ağacın yüksekliğinin iki katı kadar uzaklıkta bir yerde başınızı dizlerinizin arasına koyarak yere çömeliniz. Asla tek başına duran bir ağacın altına girmeyin. 5. Kamp araç ve gereçleri, balık oltası, golf sopası, kazma ve kürek gibi metal cisimleri elinizde bulundurmayın. Bisiklet, motosiklet, traktör gibi üstü açık araçları da terk ediniz. 6. Dağ ve tepelerin doruklarından, açık alanlardan, tel örgülerden, tren yolundan, metal çamaşır iplerinden, açık sundurma ve barakalar ile her türlü elektrik iletebilen cisimlerden kaçınınız. 7. Tel örgü, telefon ve elektrik hatları, metal boru döşenmesi, ray ve çelik yapılardaki çalışmalara ara veriniz. 8. Yüzüyor veya su yüzeyindeki bir kayıkta bulunuyorsanız, sudan derhal çıkınız, kayığı terk ediniz. Nehir, göl ve benzeri sulardan uzak durunuz. 9. Yerle metal bir ekipman ile ilişkili olan traktör veya saban gibi alet ve araçla çalışmayı bırakınız. 10. Grup halindeyseniz, bir birinizden en az 1.5 m uzakta durunuz. 11. Dağda ağaç sınırından daha yüksekteyseniz, hemen ağaçlık alana ininiz. Bina İçinde: 1. Bahçe ve balkonunuzdaki hafif eşyaları ve taşınabilir metal araçları içeriye alınız. 2. Pencere ve kapıları kapatınız. Yıldırım sizi açık pencereden girerek de çarpabilir. 3. Kapatılamayan kapı ve pencerelerden, soba, ocak ve şöminelerden, radyatörlerden, metal borulardan, lavoba ve küvetten, fişi prize takılı elektrikli ev aletlerinden uzak durunuz. 4. Banyo yapmayınız, duş almayınız. Elle bulaşık yıkamayınız. Metal su tesisatından uzak durunuz. 5. Açık kaplardaki yanıcı ve parlayıcı maddelerden uzak durunuz. 6. Çamaşır ipindeki çamaşırları toplamaya kalkışmayınız. 7. Fırtına anında çok gerekmedikçe kablolu telefonla konuşmayınız, kablolu televizyon seyretmeyiniz. Elektronik ev aletlerinin fişini çekiniz. 8. İnsan vücuduna yakın tutulan saç kurutma makinası, tıraş makinesi gibi elektrikli aletleri de asla kullanmayınız veya tamir etmeye kalkışmayınız. Otomobilde: 1. Eğer seyahatteyseniz taşıtın içinde kalınız. Üstü kapalı otomobiller yıldırımdan korunmak için bulunulabilecek en güvenli yerlerden biridir (Şekil 5). 4

5 2. Gök gürültülü fırtına geçene kadar aracınızı yolun kıyısında güvenli bir yere çekiniz. Aracınızın üzerine ağaç devrilmemesine, sel sularına kapılmamaya ve olası bir trafik kazasına neden olmamaya dikkat ediniz. 3. Fırtına sonrası, yolun yüzeyi sudan görülemiyorsa o suya asla girmeyiniz. Şekil 5. Otomobil ve yıldırım (Usa Today, ). İlk Yardım Yıldırım tarafından çarpılmış birini gördüğünüz zaman ondan size elektrik geçer diye korkmayınız. Yıldırımın oluşturduğu elektrik akımı, çok kısa bir süre içinde toprağa akarak etkisiz hale gelir. Normalde yıldırım kurbanlarını şuursuz bırakır, kalp atışını ve nefes alışını durdururabilir. Hastanın nabız ve nefesini kontrol ediniz. En yakın hastaneye ulaştırılana kadar derhal kurbanın kalbini ve solunum sistemini harekete geçirmek için ağızdan ağıza suni teneffüs ve CPR (cardiopulmonary resuscitation) kalp masajı uygulanmalıdır [1]. (Bunların nasıl yapıldığını bilmiyorsanız en kısa zamanda bir ilk yardım kursuna katılın.) Yıldırım çarpmış yaralılara ilk 20 dakika içinde CPR yapılması durumunda yaralının hayata geri dönme şansı çok yüksektir. Sizi ve hastayı ikinci kez yıldırım çarpmaması için de öncelikle hasta daha güvenli bir yere taşınmalıdır. Ormanların Yıldırımdan Korunması: Bugün yıldırımların yeri Şekil 6 da gösterilen Yıldırım Dedektörü (Lightning Dedection- Finder) adı verilen cihazla belirlenmektedir [2,6]. Bu manyetik cihazlardan oluşan gözlem ağı, Amerika nın batısında, Kanada da, Alaska'da (Şekil 7) ve Avrupa'da ormanlık bölgelerde yıldırımların yerinin belirlenmesinde şu an oldukça başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Yıldırım detektörleri meteorolojistlere gelişen ve hareket eden fırtına içindeki yıldırım aktivitesini de inceleme ve takip etme imkanını verir. 5

6 Şekil 6. Bir yıldırım dedektörünün resmi [2]. Şekil 7. Kuzey Amerika da orman yangınlarını önlemek için kurulmuş yıldırım detektör ağı [6]. Dünyada bir günde ormanlara yağışla beraber veya, Şekil 8 de gösterildiği gibi, kuru olarak düşen yıldırımların sayısı 500,000 olarak hesaplanmaktadır. Yıldırımlar sadece ABD'de yılda 10,000-15,000 arasında orman yangınına neden olmaktadır ve bu yangınlarda her yıl yaklaşık olarak 100 milyon $ değerindeki orman ve binanın yanarak yok olmasına sebep olmaktadır [2,5]. Bu nedenle, yıldırımların sayısını ve etkisini azaltmaya yönelik çeşitli bilimsel çalışmalar yapılmaktadır. Örneğin, 1969 da Apollo 12'ye yıldırım çarpması ve 1987'de Atlas-Centaur roketinin yıldırımla düşmesinden sonra, NASA tarafından bulutlar saç inceliğinde, 10 cm uzunluğunda alüminyum parçalarıyla tohumlanmaya başladı [1,2]. Bu metallerin küçük küçük kıvılcımlar üreterek havada elektrik potansiyelinin oluşmasını önlemesi beklenmektedir [2]. Bu deneylerin yapıldığı sıralarda, bir çok orman bilimci doğada da yıldırımın zararlarını önleyecek benzer bir mekanizma kullandığını gösterdiler. Uzun, çam ağaçlarının sivri uçlu 6

7 çam iğneleri küçük bir paratoner görevi görerek elektrik yüklerinin yoğunluğunu yaymakta ve sonucunda yıldırımın oluşumunu bir ölçüde engellemektedir [1]. Şekil 8. Kuru yıldırımların orman yangını oluşturma mekanizması, (Usa Today, 14 Ağustos 1986). ABD ve Kanada da orman yangınlarının %30 unun ana nedenini yıldırımlar oluşturmaktadır [4,5]. Ülkemizde ise orman yangınlarının %99 u insanlardan kaynaklanırken % 1 inin yıldırım sebebiyle çıktığı belirtilmektedir [4,8]. Orman bilimcilerinin belirttiğine göre, çok geniş alanları kaplayan ormanlardaki yangınları her zaman gözetleme noktalarından çıplak gözle görerek haber vermek mümkün değildir [9]. Ayrıca orman yangınlarına en kısa zamanda müdahale etmek esas olduğundan, az sayıda da olsalar, yıldırımdan dolayı başlayan yangınların görünür bir hal almadan yıldırım detektörleri ile anında tespit etmenin önemi büyüktür. Ayrıca Türkiye de de yıldırım detektörleri kullanılmasıyla, orman yangınlarında yıldırımların gerçek yüzdesi daha doğru bir şekilde tespit edilebilir. Binaların Yıldırımdan Korunması Yıldırımdan sakınmak için binalara yerleştirilen paratonerler yukarıya doğru uzanan sivri uçlu bir metal yapıdır. Binanın yukarısından aşağıya doğru uzanan paratoner çubuğuna yıldırım çarpma ihtimali, binanın başka bir kısmına göre daha çoktur. Yıldırım metal çubuğa çarpınca izole edilmiş iletken kablo elektriği güvenli bir şekilde toprağa iletir (Şekil 9). Pozitif yükler paratonerin ucunda maksimum yoğunluktadır. Böylece yıldırımın buraya düşmesi ve metali izleyerek zararsızca toprağın derinlerine inmesi olasılığı yükselir. Çoğu kez bir binayı veya bir kaç tane bloktan oluşan bir grup binayı tek bir paratoner ile korumak mümkün değildir (Şekil 10). 7

8 Şekil 9. (a) Küçük yapılarda yıldırımdan korunma sistemi ve (b) bu sistemin eşdeğer elektrik devresi [5]. Burada V, voltaj; Rg, yer direnci; i, yıldırım akımı; L, yıldırım akımı iletkeninin endüktansını göstermektedir. Türkiye de camilerin genellikle binalardan daha yüksek olan minarelerinde bulunan paratonerlerden dolayı binalara sık sık yıldırım çarpmasa da, İstanbul ve Ankara gibi büyük şehirlerde doğal gaz kullanımına geçilmesi ile beraber yeni bir tehlike ihtimali ortaya çıkmıştır. Dağsöz'ün belirttiğine göre 1 m 3 doğal gazın yanmasından kg arasında su buharı çıkmaktadır [7]. Bu 1 kg fuel-oil yanmasında ortaya çıkan su buharının yaklaşık 2 katıdır. Böylece kömür ve fuel-oil'e göre inşa edilmiş bacalar içinde daha fazla su buharı yoğunlaşmaktadır. İlk aşamada eski binalardaki bacaların, baca malzemesinin rutubet ve yoğunlaşmadan dolayı oluşan aşırı nemden zarar görmeyecek şekilde ve malzemelerden yapılmamış olmasından dolayı doğal gaz kullanılması ile mevcut bacaların ömrü kısalmaktadır. Bu nedenle eski bacaların içine pasa dayanıklı bükülebilen çelik borular koyulması uygulamada giderek yaygınlaşmaktadır. Bacalar, genellikle binaların en yüksek çıkıntıları olduğundan, yıldırımlara maruz kalma ihtimalleri yüksektir. Doğal gaz kullanan binaların bacalarındaki çelik borular bir yıldırım çarpması durumunda, büyük bir elektrik akımını gaz tesisatına kadar taşıyabilecektir. Bundan dolayı, en azından bu tür bacaların paratoner ile korunmasında büyük yarar vardır. 8

9 Şekil 10. (a) 15 metreden daha alçak topraklanmış çelik direklerle, (b) küçük yapıların üzerinde geçirilen topraklanmış telle ve (c) uzun kuleler ile oluşturulan koruma bölgeleri [5]. Sonuç ve öneriler Yıldırım ve gök gürültüsünden dolayı halk arasında oluşan korku ve can kayıpları çoğunlukla bilgisizlikten kaynaklanmaktadır. Meteorolojik afetlerin Önceden Tahmin Edilerek Erken Uyarılarının Yapılabilmesi, deprem vb. diğer doğal afetlerden onları farklı kılan tek ve en önemli özellikdir. Bu özellikten yararlanarak gelişmiş ülkelerin afet yönetim programlarının bir parçası olarak meteorolojik tahmin ve erken uyarı ile can kaybında önemli azalmalar ve zararlarda önemli düşüşler sağlanmıştır. Ülkelerin gelişmişlik düzeyi, her felaketten alınan ders, onları mümkün olduğunca önlemeye, can ve mal kayıplarını en aza indirgemeye yönelik önceden yapılan hazırlıklar ve çalışmalar ile doğru orantılıdır. Türkiye de, örneğin, yıldırımların neden olduğu can ve ekonomik kayıplar, gelişmiş ülkelerdeki gibi, yeterli sayıda meteoroloji mühendisinin istihdamından, temel meteoroloji çalışmalarının yapılmasından, eğitim ve gerekli tedbirlerin alınmasından çok daha fazladır. Kaynaklar: 1. Ahrens, C.D., 1988: Meteorology Today: An Introduction to Weather, Climate, and the Environment, 3rd edition, St. Paul: West Publishing Company, p Christian, H.J., 1995: Lightning Detection from Space, Earth Science and Applications, NASA/Marshall Space Flight Center, AL, p Kadıoğlu, M. ve N. Öztürk, 1996: Yıldırım ve Yıldırımdan Korunma, İtfaiye 110, 7, Kadıoğlu, M., 1996: Orman Yangınları ve Meteoroloji, I. Uluslararası Yangın ve Güvenlik Konferansı ve Sergisi, Mayıs 1996, İstanbul: İstanbul Büyükşehir Belediyesi İtfaiye Müdürlüğü. 5. Krider, E.P., 1988: Lightning Damage and Lightning Protection, in The Thunderstorm in Human Affairs, Ed. E. Kessler, Norman: University Of Oklahoma Press, pp Maier, M.W., R.C. Binfrd. L.G. Byerley, E.P. Krider, A.E. Pifer, and M.A. Uman, 1983: Locating Cloud-to-Groud Lightning With Wideband Magnetic Direction Finders, 5 th Symposium Meteorolological Observations and Instrumentation, April 11-15, 1983, Toronto, Ont., Canada, pp Dağsöz, A.K., 1993: Bacalar, Alp Teknik Kitaplar Serisi, 271 s. 8. Özel Çevre Koruma, "Yangın Var!", s Sayı 6, Haziran Mol, T Yangınlar ve gözetim, İtfaiye 110, Yıl 1, Sayı 1, s Vavrek, J., R.L. Holle, and J. Allsopp, 1993: Flash to bang. The Earth Scientist, 10 (4),