Ana sayfa Bilimsel Yıldırım ve şimşekler nasıl oluşur?

Yıldırım ve şimşekler nasıl oluşur?

145

Yıldırım veya şimşeklerin oluşumunu anlamak için önce bulutlar nasıl oluşuyor ve içlerinde neler var ve bulutlar nasıl oluşur onu anlamamız gerekir.

Güneş suyun yüzeyini ısıttığında buharlaşarak gökyüzüne doğru su buharı olarak çıkar. Su buharı yukarı çıkmaya başladıkça soğumaya başlar. Üst katmanlarda su buharı su damlacığı ve buz kristali şeklini almaya başlar ve havada asılı süzülerek hareket ederler ve böylece bulutlar oluşur. Bulutlar yeteri kadar büyürse havada kalmak için çok ağırlaşır ve yağmur veya kar olarak yeryüzüne inerler.

Bir çok bulut çeşiti vardır, her biri ayrı hava durumlarını temsil ederler. Hızlıca ne anlama geldiklerini anlamak için Dümenbaşı bölümündeki Bulutların anlamları adlı yazıyı okuyabilirsiniz.

Bulutların içinde yatay hareketler olduğu gibi dikey hareketler de olur. Yıldırım ve şimşeklerin oluşmasındaki esas neden bu yatay hareketlerdir. Bu nedenle yıldırım veya şimşek genellikle “Kümülonimbus” (ing.) Cumulonimbus tipindeki geniş olduğun kadar yüksekliği fazla olan bulutlarda oluşur.

Bulutlar arasında oluşan bu dikey hareketler su damlacıkları ile buz kristallerini birbirinden ayırır ve bu şekilde elektronların buz kristallerinden ayrılması daha da kolaylaşır. Bu nedenle buz kristalleri artı (+) yüklenir ve su damlacıkları eksi (-) yüklenir. Buz kristalleri bulutun tepesine doğru su kristalleri de aşağısına doğru kümelenmeye başlar.

Oluşan artı ve eksi kutuplaşmanın sonucunda ya bu iki kutup arasında ya da bu kutuplardan biri ile yeryüzü/deniz arasından bir elektrik akımı oluşur ve biriken yük bu şekilde netürülize olur. Eğer bu yük bulut içinde veya bulutlar arasında netürülize oluyorsa buna şimşek diyoruz. Şimşek yeryüzüne inmeden havada bulutlar arasında olur ve insanlar için tehlikeli değidir. Eğer bulutla yeryüzü arasında bir elektrik akımı oluşursa buna yıldırım diyoruz.

Yıldırım veya şimşek oluştuktan sonra bu elektrik akımının yarattığı etki ile kuvvetli bir ses de duyarız, buna da gökgürültüsü diyoruz. Gökgürültüleri genellikle 1 ila 10 saniye sonra duyulur çünkü oluşan elektrik akımı ışık hızında ilerlerken (300bin km/saat) gökgürültüsü ses hızında ilerlediğinden (1235.5 km/saat) kulağımıza çok daha geç gelir. Işıkla ses arasındaki farktan yıldırımı oluşturan bulutun bulunduğumuz bölgeden ne kadar uzakta olduğunu tahmin edebiliriz. Bunu daha hassas hesaplamak için kronometreye ihtiyaç duyabiliriz veya içimizden saniye olarak sayabiliriz. Yıldırımın ışığını gördüğümüzde saymaya başlayıp gökgürültüsünü duyduğumuzda bitireceğiz. Eğer aradaki fark 5 saniye çıktıysa, ses hızı 340 metre/saniye olduğu için 5×340 = 1700 metre yani 1.7 km uzakta olduğunu anlayabiliriz. En azından bu bize bir fikir verecektir.

İki türlü yıldırım vardır. Biri negatif yıldırım (ing.) negative lightening, diğeri positif yıldırım (ing.) positive lightening. Positive yıldırım çok güçlü ve çok daha tehlikelidir ama tüm yıldırımların yaklaşık %5’i ile %10’u positifdir ve genellikle kışın oluşur. Negatif yıldırımlar daha az tehlikeli olmalarına rağmen yine öldürücüdür.

 

Eğer bulutların altı negatif yükle kaplanmaya başlarsa yeryüzü ve yeryüzünde bulunan cisimler ve canlılar da positif yükün etkisine girerler çünkü bulutlardaki oluşan yüksek negatif yük yeryüzündekini iterek uzaklaştırır ve yeryüzü positif olur. Positif yıldırımlarda yeryüzünün bazı bölgeleri negatif yükün etkisine girer ve yıldırım bu şekilde oluşur.

Negatif yıldırımlarda negatif yükler yeryüzüne düşerken yeryüzünde oluşan positif yükler de hafifçe yeryüzünden çekilebilir (bakınız aşağıdaki şekildeki kırmızı dairenin içine). Bu şekilde devre tamamlanış olur ve oluşan elektrik yükleri nötürlenir.

Positif yıldırımlar yaklaşık 10 kat daha güçlüdür. Negatif yıldırım yaklaşık 30bin amper güç üretirken positive yıldırım yaklaşık 300bin amper güç üretebilir. Bunun başlıca nedeni çok daha yukarıdan daha büyük bir güç oluşturmasıdır.

Bir yıldırımın positif veya negatif olduğunu anlamak kolay değildir tecrübe gerektirir ama genellikle negatif yıldırım çok daha ağaç dalı şeklinde parçalı olurken positif yıldırım daha direk ve kalın şekilde oluşur. Positif yıldırım ayrıca negatife göre daha yukarıdan oluştuğundan daha uzundur.

Yıldırımlardaki ölümcül etken sadece elektrik çarpması değil aynı zamanda çok yüksek ısıdır ve yangın çıkarabilirler. Bir yıldırımın yarattığı ısı güneşin yüzeyinin 5 katı kadar olabilir. Güneşin yüzeyi yaklaşık 5000 C derece iken yıldırım 25000 C dereceye kadar çıkabilir.

Yıldırım düşmesinin insan üzerindeki etkileri ölümcül olmakla birlikte bulunduğunuz yere ve koşullara göre daha az etkilerle de kurtulmak mümkündür. Bu durumda genellikle deride ciddi yanıklar ve nörolojik bozukluklara kadar varan etkiler bırakabilir.