Zeynep Dilara Akyürek / Milliyet.com.tr – Fırtınalı gecelerde saniyelik hatta saliselik olarak bile konutunuz gündüz olduğu üzere aydınlanabilir. Bu ışığa gök gürültüsü ve yağış eşlik eder. Ancak herkesin kolay bir tabiat olayı olarak gördüğü bu aktivite, biri tarafından çok daha farklı halde değerlendirilmişti. 20’nci yüzyılın en kıymetli bilim insanlarından biri olan Nikola Tesla, bazıları için kusursuz görüntüler yaratan, kimi için de korkutucu olan yıldırımları geleceğe seyahatte büyük bir basamak olarak görmüştü. Düştüğü yeri yakacak, geceyi aydınlatacak ve her hücrenizi titretecek kadar güçlü bir ses çıkaran bu enerjiyi, insanlık yararına kullanabilecek bir sistem geliştirmek, tarihin dönüm noktalarından biri olabilirdi. Ancak evvel tehlikeli olabilecek bu güçten insanı ve ‘insana ilişkin olanı’ korumak gerekiyordu. Tam da o noktada paratonerlere büyük bir vazife düşüyordu. Paratonerler, düşen yıldırımı kimseye ve hiçbir şeye ziyan vermeden toprağa ulaştırmak için vardı. Brezilyalı fotoğrafçı Marcelo Saba’nın çektiği fotoğrafta ise karşılığı lakin fizik bilimiyle açıklanacak bir gerçek yatıyordu. Üstelik tarihi bir yanılgının perde ardı olan bir gerçek! İstanbul Teknik Üniversitesi Fizik Mühendisliği Öğretim Üyesi Prof. Dr. Oğuzhan Gürlü, yıldırımların paratonerle buluştuğu anda olanları Milliyet.com.tr’ye anlattı.
TARİHİ BİR YANILGI FOTOĞRAFLA MI ÇÖZÜLDÜ?
Elektronların hareket tarafının eksi kutuptan artıya hakikat olduğunu öğrenen kimse, bu bilgide yanılmıyor. Ancak elektrik akımını oluşturan elektron hareketi kelam konusu olunca bu bilgi bir ölçü eksik kalabilir. Zira elektrik akımı artı kutuptan eksi kutba hareket eder. Günlük hayatta kullandığımız pek çok kabloda kullanılan bakır da iletken bir tel olup, akımı bir noktadan diğer noktaya iletebilir. Birkaç cümle öncesinde bahsettiğimiz ayrıntı unutulmamalı, elektrik akımının istikameti, iletken bir telin içerisinde hareket eden elektronların karşıtı yönünde! Ancak şimdi tam olarak bilinmeyen bir bilgi daha var, yıldırımın hangi kutup olduğu: Artı mı, eksi mi? Yıldırım, gökyüzünde belli bir alanda elektrik yükünün birikmesiyle oluşuyor. Biriken yük de bir elektrik alanı oluşturuyor. Bu elektrik alanı yeryüzünde şimşeğin düşeceği yeri etkiliyor ve bu alana gökyüzünde oluşan yükün zıddı bir yük toplanıyor. Yani artık her iki kutup da hazır duruma geliyor. Bu yüklerin birikmesinin şüphesiz bir patlama noktası olacak. Sonunda o kusursuz ve biraz da ürkütücü anlar geliyor. Geceyi aydınlatan, Marcelo Saba’nın objektifine yansıyan yıldırım düşüyor. Burada en can alıcı nokta ise yıldırım üzere yük hareketlerinde yükü elektronlar taşıdığı ve akım istikametinin elektronların hareketinin tarafına zıt oluşudur. Saba’nın kaydettiği manzarada yıldırım düşerken, yeryüzünden ona yükselen bir ışık daha var. Peki lakin nasıl, paratonerler yıldırımı çekiyor mu? Prof. Dr. Oğuzhan Gürlü, bu durumu şöyle açıklıyor:
“Bulutların birbirine sürtünmesiyle gökyüzünde birtakım bölgeler yüksek ölçüde elektron biriktirirler. Pek çok farklı sebeplerle bu elektronlar bir anda yere boşalmaya karar verebilir. Bu durumda elektronlar yere ve akım da üste hareket eder. Aslında o sırada havada önemli ölçüde eksi yük birikmesine karşılık yerde de önemli ölçüde artı yük birikir ve büyük bir elektrik alan oluşur. Sonuçta yerden üste yanlışsız bir elektrik akımı çıkar. Bu yıldırımların pek birçoklarını oluşturan elektrik akımıdır. Kimi durumlarda karşıtı de olabilir. Bu akımlar o bölgedeki sıcaklıları on binlerce dereceye çıkarır. Bizlerin yıldırımlarda gördüğü ise genelde üst taraflı akım sebebiyle o bölgedeki havanın çok süratli iyonize olması sayesinde gördüğümüz ve en kolay hali havanın yanması olarak tanım edebileceğimiz bir durum. Aslında buna yanma yerine bir cins faz geçişi de diyebiliriz. Bu görülen hususun beş halinden birisi olan plazmadır. Geçen elektik akımı o kadar yüksektir ki geçtiği bölgedeki hava ve su moleküllerini çok süratli bir biçimde gaz ya da sıvı fazdan plazma fazına geçirir. Hatta kimi durumlarda o bölgeden bildiğimiz en yüksek güçlü ışımalar olan ‘gama ışıması’ dahi tespit edilmektedir. Yıldırımların gözüken kolları hem üst hem aşağı bölgede olabilir. Yalnızca aşağıda olması bazen olan bir durumdur. Oluşan formlar bölgesel olarak havanın yoğunluğuna su ölçüsüne bulutları ve yerin yük çeşidine nazaran değişir.”
‘RADYOAKTİF KİRLİLİĞE SEBEP OLDU’
Ortalama bir yıldırım saniyede 370 km süratle hareket eder yani saniyede 300 km süratle hareket eden ışıktan daha süratlidir. 30 bin amper gücündeki bu inanılmaz güç, vaktinde Nikola Tesla’nın ‘Tesla Bobini’ni inşa etmesini haklı çıkaracak güçteydi. Bu güçlü güce sahip olan yıldırım, tıpkı anda 100 watt’lık 30 bin ampülü yakabilir. O yüzden dahi mucit bu mükemmel tabiat olayını, koskoca kentleri aydınlatmak için kullanmayı önermişti. Bu kadar güçlü bir elektrik akımı çok küçük bir yüzeye düştüğünde vahim bir ısı ortaya çıkarabilir. Yıldırımın düştüğü yerin ısısı güneşten 5 kat daha sıcak hale gelebilir. Prof. Dr. Oğuzhan Gürlü’ye nazaran, “Yeryüzüne düşmeye karar veren bir yıldırımın, bir binanın ya da yüksek bir yapının iletkenliği makus bölgelerinden geçerek yere ulaşmaları yangınlara sebep olabilir çünkü makûs iletkenler üzerinde yüksek akım geçmesi onları çok ısıtabilir.” Bu noktada devreye giren ve hayati bir misyon üstlenen paratonerlerse tek bir tipten ibaret değil. Yani kolay iletken bir çubuğun yüksek bir noktaya yerleştirilmesiyle iş bitmiyor.
Prof. Dr. Gürlü paratonerlere ait, “Günümüzde kullanılan paratonerler, çok âlâ iletken metalden yapılmış yere çok yeterli iletkenlerle bağlanmış sivri uçlu çubuklardır. Bunların emeli, gökyüzündeki bulutların hareketi sırasında bölgesel ve yüksek ölçüdeki elektrik yüklerinin çeşitli sebeplerle yeryüzüne hareket etmesi sırasında oluşan ani yüksek akımların yeterli bir iletkenle yeryüzüne denetimli bir biçimde aktarılmasını sağlar. Bunlara pasif-paratoner denebilir. Paratoner çizgisinin daha yüksek iletken alması sebebiyle elektrik akımı direkt yeryüzüne iletilir ve bu yüksek akımı taşıyan bölge daha az ısınır. Bu yeterli iletken çubuklar olmazsa elektrik akımı çatı kenarı, duvar üzere bulduğu rastgele bir yerden akmaya karar verebilir. Cisimlerin iletkenlikleri arttıkça da üzerlerine geçen akım sebebiyle ısınma da artar. Bu da yangınlara sebep olabilir. Kullanımları 2000’lerin başında dünya çapında yasaklanan aktif-paratonerler ise uç bölgelerinde radyoaktif bir element barındırır. 90’larda devlet binalarının zirvelerinde bunları görebilirdik. Bunlar çabucak üzerlerindeki bölgedeki havayı iyonize ederek yeryüzüne düşecek yıldırımı daha geniş bir alandan toplamaya yarayan cihazlardı lakin radyoaktif kirlilik sebebiyle yasaklandı” diyor.
BAKIR KULLANILMASININ MANASI VAR
Elektrik akımı, münasebetiyle yıldırım her vakit en kolay ve süratli ilerleyebileceği yolu seçer. Yani akımın ‘aklı’ vardır desek yanılmış olmayız. Bu durumda da havada ve su damlaları üzerinde sıkıntı ilerleyen yıldırım, kendisi için daha kolay bir geçiş sağlayacak ağaçları seçip yoluna devam eder. Yıldırımlı bir havada ağaç altında bulunuyorsanız pek de şanslı sayılmazsınız. Çünkü ağacın yüzde 25’i sudur, insanınsa yüzde 70’i. Yani elektrik ağaçtan sonra insan uzunluğu ile birebir hizaya geldiğinde artık insanı seçecektir. Bunun sonucu da insan için ölümdür. Tarihin en fecî yıldırım çarpması olaylarının kurbanı olan beşerler da neredeyse daima ormanlık alanlarda bu şanssız gerçekle yüzleşmişti. 2018’de Kastamonu’da konutundan ayrıldıktan sonra haber alınamayan 61 yaşındaki çiftçi Vahit Atıcı, yıldırım çarpması sonucu ormanda hayatını kaybetmişti. İşte paratonerlerin de bakır üzere bir iletkenden yapılıyor olmasının bu sebeple ‘hayat kurtaran’ bir manası var. ABD’li park korucusu Roy Sullivan 7 defa yıldırım çapmasına karşın hayatta kalmayı başardığından, ona ‘yaşayan paratoner’ dense de cansız ve iletken metallerden yapılan paratonerler hakikaten de hayat kurtarıyor. Paratoner üretiminde en yaygın kullanılan materyal bakırdır. Bakır, yüksek elektrik iletkenliği sayesinde yıldırım gücünü emer ve toprağa deşarj ederek binaları ve insanları korur. Paratonerlerin yapısında, bakır çubuklar yahut çelikten kaplı bakır teller bulunur. Lakin tek kurtuluş paratonerlerde değil. Bir kurtarıcı da Faraday Kafesi!
Tesla bobiniyle oluşturulan çok yüksek tansiyonla elektrostatik boşalmanın Faraday Kafesi’ndeki beşere tesir etmediği görülüyor.
Paratoner ya da yıldırımsavar, çok taraflı düşünür ve bilim insanı Benjamin Franklin tarafından 1752 yılında icat edildi. Franklin yaptığı onca deney sonunda, yıldırımın bir çeşit statik elektrik akımı olduğunu keşfetmişti. Bu da bugün bile tam manasıyla çözülememiş olan bu tabiat olayını anlamak ismine büyük ve kıymetli bir adımdı. Evet, paratoner insanı bu inanılmaz güçten koruyabilirdi. Franklinden 84 yıl sonra bir keşif daha dünya sahnesinde yerini almak üzereydi. Faraday kafesi, elektriksel iletken metal ile kaplanmış yahut iletkenlerle ağ biçiminde örülmüş içinde kalan ve dışıyla teması olmayan her şeyi, dışarıdaki elektrik alanlardan koruyan bir zırhtı. 1836’da İngiliz Fizikçi Michael Faraday’ın buluşu olduğu için de ismi ‘Faraday Kafesi’ olmuştu. Üstelik Faraday Kafesi dediğimiz şey sadece bu maksat için tasarlanan bir kafes olmak zorunda da değildi. Otomobiller da Faraday Kafesi misyonu görebilirdi. Tek kaide, içindeyken iletken dışına ya da bir ayağınızın ucuyla dahi toprağa temas etmemelisiniz.