Gökyüzündeki Şimşek Yeryüzüne Ulaşmasa Bile Elektromanyetik Dalga Gönderir mi?

Gökyüzündeki şimşek yeryüzüne düşmese bile elektromanyetik dalga gönderir mi? Evet. Bir elektrik boşalmasının mutlaka yere ulaşması gerekmez. Bulut içinde veya iki bulut arasında meydana gelen bir şimşek de çevresinde hızlı elektrik ve manyetik alan değişimleri oluşturur ve bunun sonucunda elektromanyetik radyasyon yayar.

Bu elektromanyetik enerji atmosfer boyunca ilerleyebilir ve bir bölümü yeryüzüne ulaşabilir. Yani şimşeğin fiziksel elektrik kanalı yere değmese bile ürettiği elektromanyetik dalgalar, ışık ve ses yeryüzünden algılanabilir.

Burada önemli ayrım şudur:

Elektrik boşalmasının yere ulaşması ile elektromanyetik enerjinin yere ulaşması aynı şey değildir.

Hızlı Özet

Kısacası, şimşeğin elektromanyetik etkisinin yeryüzüne ulaşabilmesi için yıldırımın yere düşmesi gerekmez.

Şimşek Yere Düşmeden Nasıl Elektromanyetik Dalga Oluşturur?

Şimşek, atmosferdeki elektrik yüklerinin çok hızlı biçimde yer değiştirmesi sonucu oluşur.

Örneğin bir fırtına bulutunun farklı bölgelerinde pozitif ve negatif elektrik yükleri ayrışabilir. İki bölge arasındaki elektrik alan yeterince büyüdüğünde hava iyonlaşır ve elektriksel boşalma meydana gelir.

Bu boşalma:

• bulutun kendi içerisinde,
• iki farklı bulut arasında,
• bulut ile hava arasında,
• veya bulut ile yeryüzü arasında

gerçekleşebilir.

Elektromanyetik radyasyonun oluşması açısından önemli olan nokta, elektrik akımının hızlı biçimde değişmesidir.

Akımın mutlaka yeryüzüne bağlanması gerekmez.

Çok kısa sürede değişen elektrik akımı çevresindeki elektrik ve manyetik alanları değiştirir. Bu değişimler de elektromanyetik dalgaların oluşmasına neden olur.

Dolayısıyla tamamen gökyüzünde gerçekleşen bir şimşek dahi elektromanyetik radyasyon üretir.

Bulut İçindeki Şimşeğin Elektromanyetik Dalgası Yere Ulaşır mı?

Evet.

Elektromanyetik dalgalar yalnızca şimşeğin elektrik kanalının doğrultusunda hareket etmez. Enerji çevredeki uzaya çeşitli yönlerde yayılır.

Bunun bir bölümü yeryüzüne doğru ilerleyebilir.

Bu nedenle yerde bulunan elektromanyetik sensörler, yere hiç ulaşmamış bulut içi elektrik boşalmalarını dahi tespit edebilir.

Modern yıldırım tespit sistemlerinin yalnızca yere düşen yıldırımları değil, bulut içi elektrik boşalmalarını da algılayabilmesinin temelinde bu fiziksel mekanizma bulunur.

Şimşek Yere Değmiyorsa Elektrik Yeryüzüne Nasıl Ulaşıyor?

Burada iki farklı fiziksel olayın birbirinden ayrılması gerekir.

Elektrik akımının iletim yoluyla ulaşması

Yıldırım kanalı doğrudan yere ulaştığında elektrik akımı iyonlaşmış hava kanalı üzerinden yeryüzüne geçebilir.

Bu durumda büyük miktarda elektrik yükü fiziksel olarak zemine aktarılır.

Elektromanyetik enerjinin radyasyon yoluyla ulaşması

Şimşek yere ulaşmasa bile değişen elektrik akımları elektromanyetik dalgalar üretir.

Bu dalgaların ilerleyebilmesi için yıldırım kanalının yere temas etmesi gerekmez.

Radyo dalgalarının bir anten ile alıcı arasında kablo bulunmadan ilerlemesine benzer şekilde, şimşeğin elektromanyetik radyasyonu da atmosfer içerisinde yayılabilir.

Bu nedenle:

Şimşek yere düşmeyebilir ama elektromanyetik etkisi yine de yere ulaşabilir.

Şimşeğin Elektromanyetik Dalgası Ne Kadar Uzağa Gidebilir?

Yıldırım kaynaklı elektromanyetik sinyaller oldukça uzun mesafelere yayılabilir.

Özellikle düşük frekanslı bileşenler atmosfer ile Dünya yüzeyi arasındaki ortamda yüzlerce hatta binlerce kilometre boyunca algılanabilir.

Bu nedenle dünyanın farklı bölgelerinde bulunan yıldırım tespit istasyonları çok uzaktaki elektrik boşalmalarını tespit edebilir.

Yıldırımın meydana getirdiği bu elektromanyetik radyo darbeleri atmosfer fiziğinde sferics veya atmospherics olarak da adlandırılır.

Ancak elektromanyetik alan şiddeti uzaklık arttıkça azalır.

Bir sinyal binlerce kilometre öteden hassas bir anten tarafından algılanabilirken, aynı sinyalin insan vücudunda anlamlı bir biyolojik etki meydana getirmesi beklenmez.

Yere Düşmeyen Şimşek İnsan Vücudunu Etkiler mi?

Elektromanyetik açıdan bakıldığında evet; fakat bu etkinin büyüklüğü önemlidir.

Gökyüzündeki bir şimşeğin elektromanyetik dalgası bulunduğunuz noktaya ulaştığında insan vücudu da kısa süreli elektrik ve manyetik alan değişimlerinin içerisinde kalır.

Ancak bu:

“İnsan vücudundan yıldırım akımı geçiyor.”

anlamına gelmez.

Uzak şimşeklerin elektromanyetik alanlarının insan vücudunda oluşturabileceği indüklenmiş akımlar genellikle çok küçüktür.

Ciddi elektrik yaralanmaları esas olarak yıldırım:

• doğrudan kişiye ulaştığında,
• çok yakındaki bir nesneye çarptığında,
• zemin akımı oluşturduğunda,
• yan sıçrama meydana getirdiğinde

ortaya çıkar.

Yere Düşmeyen Şimşek Elektronik Cihazları Etkileyebilir mi?

Evet, özellikle yakın ve güçlü bir elektrik boşalmasıysa etkileyebilir.

Şimşeğin oluşturduğu hızlı elektromanyetik alan değişimleri uzun iletkenlerde gerilim indükleyebilir.

Örneğin:

• elektrik kabloları,
• telefon hatları,
• antenler,
• veri kabloları,
• metal borular

elektromanyetik enerjiyi toplayabilir.

Bu nedenle yıldırım doğrudan elektrik hattına düşmese bile yakın çevredeki yıldırım aktivitesi elektrik tesisatında kısa süreli gerilim darbelerine neden olabilir.

Bu olaya elektromanyetik indüksiyon katkıda bulunabilir.

Bulut İçi Şimşek ile Yere Düşen Yıldırım Arasında Ne Fark Var?

Temel fark elektriksel boşalmanın izlediği yoldur.

Bulut içi şimşek, elektrik yüklerinin aynı bulutun farklı bölgeleri arasında boşalmasıdır.

Buluttan buluta şimşek, farklı bulutlardaki elektrik yükleri arasında gerçekleşir.

Buluttan yere yıldırım ise elektriksel kanalın yeryüzü veya yeryüzündeki bir nesneyle bağlantı kurmasıdır.

Her üç olay da elektromanyetik radyasyon üretebilir.

Ancak yalnızca buluttan yere gerçekleşen yıldırım, çok büyük elektrik akımlarını doğrudan yeryüzüne aktarabilir.

Bu nedenle:

Şimşeğin Işığı da Elektromanyetik Dalga mı?

Evet.

Görünür ışık da elektromanyetik radyasyonun bir türüdür.

Dolayısıyla gökyüzünde yere ulaşmadan gerçekleşen bir şimşeği görebiliyorsanız, teknik olarak şimşekten yayılan elektromanyetik enerjinin bir bölümünün zaten gözlerinize ulaştığı söylenebilir.

Ancak şimşek yalnızca görünür ışık üretmez.

Aynı olay sırasında çok farklı frekanslarda elektromanyetik radyasyon meydana gelir.

Bunların içerisinde:

• radyo frekansları,
• görünür ışık,
• kızılötesi radyasyon,
• ultraviyole bileşenler

bulunabilir.

Bu nedenle “şimşek yeryüzüne elektromanyetik dalga gönderiyor mu?” sorusunun en basit kanıtlarından biri aslında şimşeği görebiliyor olmamızdır.

Gök Gürültüsü de Şimşek Yere Düşmeden Oluşur mu?

Evet.

Gök gürültüsünün oluşması için yıldırımın yere ulaşması gerekmez.

Elektrik boşalmasının geçtiği hava kanalı çok hızlı şekilde yüksek sıcaklıklara ulaşır. Hava ani olarak genişlediğinde güçlü bir basınç dalgası oluşur.

Bu dalga zamanla ses dalgasına dönüşür ve gök gürültüsü olarak duyulur.

Dolayısıyla tamamen bulut içerisinde gerçekleşen bir şimşek bile yeterince yakınsa:

• görülebilir,
• elektromanyetik olarak ölçülebilir,
• gök gürültüsü oluşturabilir.

Yere Düşmeyen Şimşek Yeryüzündeki Elektrik Alanını Değiştirir mi?

Evet.

Bir fırtına bulutundaki elektrik yüklerinin dağılımı yeryüzündeki elektrik alanını doğrudan etkileyebilir.

Bu etki yıldırım oluşmadan önce bile vardır.

Bulut içerisindeki büyük elektrik yükleri yerde bulunan yüklerin yeniden dağılımına neden olabilir.

Şimşek meydana geldiğinde buluttaki elektrik yüklerinin dağılımı çok hızlı biçimde değişir.

Bunun sonucunda yeryüzündeki elektrik alan da kısa süre içerisinde değişebilir.

Dolayısıyla şimşeğin fiziksel olarak yere değmesine gerek kalmadan yerdeki elektrik alan sensörlerinde değişiklik ölçülebilir.

Üniversite Düzeyinde: Şimşek Elektromanyetik Dalgayı Nasıl Üretir?

Şimşek sırasında elektrik akımı çok kısa sürede büyük değişimler gösterir. Bu hızlı değişim, çevredeki elektrik ve manyetik alanların da zamana bağlı olarak değişmesine neden olur. Maxwell denklemlerine göre değişen elektrik ve manyetik alanlar birbirini etkiler ve elektromanyetik enerji kaynaktan dışarı doğru yayılabilir.

Akımın değişim hızı dI/dt ile ifade edilir. Basitleştirilmiş bir modelde uzak bölgedeki radyasyon alanı yaklaşık olarak şu şekilde gösterilebilir:

E_rad ∝ (1/r) × (dI/dt)

Burada I elektrik akımını, t zamanı ve r ise kaynağa olan uzaklığı ifade eder. Şimşek çevresindeki elektromanyetik alan bileşenlerinin uzaklıkla değişimi ise basitleştirilmiş olarak şu şekilde gösterilebilir:

E_statik ∝ 1/r³    E_indüksiyon ∝ 1/r²    E_radyasyon ∝ 1/r

Bu nedenle kaynağa yakın bölgede statik ve indüksiyon etkileri daha önemliyken, uzak mesafelerde elektromanyetik radyasyon bileşeni göreli olarak daha baskın hale gelir. Bu denklemler gerçek bir yıldırım kanalının tüm fiziksel özelliklerini açıklayan tam modeller değil, elektromanyetik alanların temel davranışını gösteren basitleştirilmiş ifadelerdir.

Sonuç: Gökyüzündeki Şimşek Yeryüzüne Düşmese Bile Elektromanyetik Dalga Gönderir mi?

Evet. Gökyüzündeki şimşek yeryüzüne düşmese bile elektromanyetik dalga gönderir.

Bunun nedeni şimşeğin elektromanyetik radyasyon üretmesi için elektrik kanalının yere temas etmesine ihtiyaç duyulmamasıdır.

Elektrik yüklerinin atmosfer içerisinde çok hızlı hareket etmesi ve akımın hızla değişmesi:

• elektrik alan değişimleri,
• manyetik alan değişimleri,
• radyo dalgaları,
• görünür ışık,
• diğer elektromanyetik radyasyon türleri

oluşturur.

Bunların bir bölümü yeryüzüne ulaşabilir.

Bu nedenle tamamen bulut içinde meydana gelen bir şimşek bile yerdeki antenler ve sensörler tarafından algılanabilir.

Ancak elektromanyetik enerjinin yeryüzüne ulaşması ile yıldırım akımının yeryüzüne ulaşması aynı şey değildir.

Yıldırım kanalı yere bağlanmadığı sürece doğrudan büyük bir elektrik akımının zemine aktarılması söz konusu değildir.

Buna karşılık şimşeğin ışığı, elektromanyetik alan değişimleri ve ses dalgaları yeryüzüne ulaşmaya devam eder.