YILDIRIMLAR

Yıldırım Nedir?  Nasıl Oluşur?
Benjamin Franklin 1752'de fırtınalı bir havada uçurtma uçururken yıldırımın elektrik olduğunu kesfetmişti ama tabii ki bu olay bu kadar basit değildi. 

Aslında herşey atmosferin kararsız olmasıyla başlar. Yaz döneminde, güneş enerjisi, atmosferin yeryüzüne yakın olduğu zamanlarda dünyanın yüzeyini ısıtır. Yeryüzeyinde ısınmış olan hava yukarılara doğru çıkmaya ve atmosferde bulunan soğuk ortama girmeye zorlanır. Bu zorlama sonucunda içerisinde bulunacağı ortamı ısıtırken kendiside ani bir soğumaya tabi kalacaktır. Eğer bu karasızlık yeterince büyük olursa, sıcak hava sütunları, konveksiyon adı verilen bir ilerleme içinde, atmosferi yukarı doğru, çok hızlı bir şekilde yarmaya başlayacaktır. Büyük miktardaki bu sıcak hava kütlesi yükseldiğinde, daha soğuk olan hava tabakasınn içine girerek yoğunlaşacaktır.. Eğer havada yeterince nem varsa, bu durum çok büyük ve çok yüksek yoğunlukta kümülonimbus bulutlarını oluşturacak ve yıldırımlı bir fırtınaya neden olacaktır.
Yıldırımlı bir fırtınanın içinde yıldırım üretim mekanizması, bazı teoriler olmasına rağmen henüz bilinmemektedir. Yıldırımlı bir fırtınanın içindeki güçlü hava akımları, su damlacıklarını atmosferin üst kısımlarındaki donmuş hava kütlasine taşırlar. Bir fırtınanın elektrikselliğinin, kümülonimbus bulutlarının yükseklerine taşınan küçük su damlacıklarının donmasıyla ilişkili olduğu düşünülür.

Yıldırım, pozitif ve negatif yüklü bölgeler arasındakı elektriksel enerjisinin açığa çıkmasıyla oluşmaktadır. Bu bölgelerin yüksek bir pozitif ya da negatif yüküne sahip olabilmesi için kumulonimbus bulutunun içerisinde "yük ayrımı" sürecinin meydana gelmesi gerekir. Peki, bu yük ayrışması nasıl meydana gelmektedir? Bu soruya yanıt veren teorilerden birisi "Termoelektrik Etki" adıyla anılmaktadır. Bu olay kısaca moleküller tarafından serbest bırakılan elektronların buzun sıcak bölgelerine doğru göç etmesidir. Bir madde elektron kazandığı zaman negatif yükle dolar, elektron kaybettiği zaman ise pozitif olmaktadır ki bu süreçte madde iyonlaşmaktadır.

Tipik olarak dünyanın yüzeyi negatif değerdedir, troposferin üst katmanları ise pozitif yüklüdür. Bir kümülonimbus bulutunda birtakım süreçler oluşarak bu şablon değişebilir.
Bir teori, buz kristallerinin grezil maddesi ile aşırı soğutulmuş su damlacıkları arasındaki etkileşimini öne sürmektedir ;

Bu damlacıklar sadece bulutlarda meydana gelir çünkü su molekülleri sıvı olarak donma ısısının (32 F ya da 0 C) altında bulunurlar. 
Yine de sıcaklık -40 C ye ulaşırsa su kendiliğinden donar.
Ufak grezil soğutulmuş su damlacıklarının olduğu bölgeye düşer ve damlacıklara çarpar, böylece su grezilin etrafında donar. 
Sıvı su molekülleri tarafından açığa çıkan gizli ısı grezilin yüzeysel çevresinde bir sıcaklık artışı meydana getirir.
Su damlacıklarını topladığı müddetçe grezil hafif sıcak kalmaya devam edecektir.

Bu arada buz kristalleri ve grezil tarafından etkilenmeden donmuş durumda kalan su damlaları da mevcut bulunurlar ve bu su damlaları buz kristalleri etrafındaki hava ile aynı sıcaklıktadırlar, ama grezil biraz daha sıcaktır.
Ilık grezile çarpan soğuk buz kristallerinde bulunan elektronlar grezile doğru hareket ederler. Böylelikle, küçük buz kristalleri pozitif olarak, daha büyük olan grezilde negatif olarak yüklenir. 

Hava, bulut içerisinde dinamik bir şekilde aşağı yukarı hareket ederken küçük buz kristallerini yükseklere taşır, büyük grezil de aşağı seviyelerde kalmaya eğilimlidir.
Bulut şimdi yüksek seviyelerde daha çok pozitif değerdedir (P bölgesi), alt seviyelerde ise negatif elektrikle yüklüdür (N bölgesi).

Aşağı seviyelerde, çökelme ile beraber oluşan küçük bir pozitif bölge de görülür (P Bölgesi).
Yüklü bir kümülonimbus bulutu yer yada su yüzeyine doğru hareket ettiğinde, bulutun aşağı yüzeyinde bir pozitif yük oluşur. Benzer yüklerin birbirini ittiği tezinden yola çıkarsak negatif yüklü olan bulutun aşağı kesimi, yerdeki negatif yükü itecek ve burada pozitif bir değer bırakacaktır. Bu pozitif değer yeryüzünde heryerdedir; ağaçlar, binalar, insanlar vs.

Her bölgedeki değerlerin güçleri değişkenlik gösterir, yine de +40 C lik bir değer P bölgesi için tipik olarak gösterilebilir ki bu bulutun en tepesinde olacaktır, aynı şekilde -40 coulomb N bölgesi için ideal bir değerdir, buda en aşağı kesimdir. Ayrica, P bölgesi için +10 couloumb, yağmur bölgesinin aşağı bölümlerinde tipik bir değer taşır. 1 coulomb,1 sn 'de 1 amperlik akım geçtiğinde bir kesitten geçen yük miktarıdır.

Hava iyi bir iletken değildir, buluttaki ve yerdeki yükün büyüklüğü, havanın elektrik akısına gösterdiği direnci yenecek güçte olmalıdır. Benzer şekilde bir bulutta yıldırımın meydana gelmesi için de bu direncin yenilmesi gerekmektedir. Hava iyonlaştığı zaman elektriği daha iyi iletir ve yıldırım daha kolay oluşur.