Yıldırım nedir ve nasıl oluşur?

Gök gürültüsü bulutlarının kökeni

Yerden yüksekte yükselen sis, su parçacıklarından oluşur ve bulutları oluşturur. Daha büyük ve daha ağır bulutlara kümülüs bulutları denir. Bazı bulutlar basittir; şimşek veya gök gürültüsüne neden olmazlar. Diğerlerine gök gürültülü fırtınalar denir, çünkü bir fırtına yaratırlar, şimşek ve gök gürültüsü oluştururlar. Fırtına bulutları, elektrik yüklü oldukları için sıradan yağmur bulutlarından farklıdır: bazıları pozitif, bazıları negatiftir.

Gök gürültüsü bulutları nasıl oluşur? Fırtına sırasında rüzgarın ne kadar güçlü olduğunu herkes bilir. Ancak, ormanların ve dağların havanın hareketini engellemediği yerden daha yükseklerde daha güçlü hava girdapları oluşur. Bu rüzgar bulutlarda çoğunlukla pozitif ve negatif elektrik üretir.

Her damlanın merkezinde pozitif elektrik vardır ve damlanın yüzeyi boyunca eşit miktarda negatif elektrik bulunur. Düşen yağmur damlaları rüzgar tarafından yakalanır ve hava akımlarına düşer. Damlaya kuvvetle çarpan rüzgar, onu parçalara ayırır.Bu durumda, damlacığın kopan dış parçacıkları negatif elektrikle yüklenir.

Damlacığın geri kalan daha büyük ve daha ağır kısmı pozitif elektrikle yüklenir. Bulutun ağır damlacıkların biriktiği kısmı pozitif elektrikle yüklenir. Buluttan yağan yağmur, bulutun elektriğinin bir kısmını yere aktarır ve böylece bulut ile yer arasında elektriksel bir çekim oluşur.

İncirde. Şekil 1, elektriğin bir buluttaki ve dünya yüzeyindeki dağılımını göstermektedir. Bir bulut negatif elektrikle yüklenirse, onu çekmeye çalışarak, dünyanın pozitif elektriği, elektrik akımı ileten tüm yüksek nesnelerin yüzeyine dağıtılacaktır. Yerde duran nesne ne kadar yüksekteyse, bulutun üstü ile altı arasındaki mesafe o kadar küçük ve burada kalan hava tabakası da o kadar küçük olup zıt elektrik veriyor. Bu tür yerlerde yıldırımın zemine daha kolay nüfuz ettiği açıktır. Size daha sonra bunun hakkında daha fazla bilgi vereceğiz.

Pirinç. 1. Gök gürültüsü ve yer nesnelerinde elektrik dağıtımı

Yıldırım neden olur?

Uzun bir ağaca veya eve yaklaşırken, üzerine elektrik yüklü bir gök gürültüsü etki eder. İncirde. Negatif elektrikle yüklenen 1 bulut, pozitif elektriği çatıya çeker ve evin negatif elektriği toprağa gider.

Hem buluttaki hem de evin çatısındaki elektrik birbirini çekme eğilimindedir. Bulutta çok fazla elektrik varsa, etki yoluyla evde çok fazla elektrik oluşur.

Nasıl ki gelen su bir barajı aşındırabilir ve sınırsız hareketiyle bir vadiyi sular altında bırakarak bir sele dönüşebilirse, aynı şekilde bir bulutta giderek artan bir şekilde biriken elektrik, sonunda onu dünyanın yüzeyinden ayıran hava katmanını aşabilir ve hızla akabilir. toprağa, zıt elektriğe. Güçlü bir deşarj olacak - bulut ve ev arasında bir elektrik kıvılcımı kayacak.

Bu eve çarpan yıldırımdır. Yıldırım deşarjları yalnızca bir bulut ile yer arasında değil, aynı zamanda farklı elektrik türleri ile yüklü iki bulut arasında da meydana gelebilir.

Rüzgar ne kadar güçlü olursa, bulut o kadar hızlı elektrikle yüklenir. Rüzgar, pozitif ve negatif elektriği ayırmaya giden belirli bir miktar iş harcar.

Yıldırım nasıl gelişir?

Çoğu zaman, yere çarpan şimşek, negatif elektrik yüklü bulutlardan gelir. Böyle bir buluttan yıldırım düşmesi bu şekilde gelişir.

İlk olarak, küçük miktarlarda elektronlar dar bir kanalda buluttan yere akmaya başlar ve havada bir tür akım oluşturur.

İncirde. Şekil 2, şimşek oluşumunun bu başlangıcını göstermektedir. Bulutun kanalın oluşmaya başladığı kısmında, yüksek hareket hızına sahip elektronlar birikmiştir, bu sayede hava atomlarıyla çarpışarak onları çekirdek ve elektronlara ayırırlar.

Pirinç. 2. Bir bulutta şimşek oluşmaya başlar

Bu durumda salınan elektronlar da yere koşar ve yine havanın atomlarıyla çarpışarak onları ayırır.Bu, dağlara kar yağması gibidir, önce aşağı yuvarlanan küçük bir yumru, üzerine yapışmış kar taneleriyle büyüyüp büyüyüp uçuşunu hızlandırarak büyük bir çığa dönüşür.

Ve burada elektron çığı, atomlarını parçalara ayırarak yeni hacimlerde hava yakalar. Bu durumda hava ısınır ve sıcaklık arttıkça iletkenliği artar. Bir yalıtkandan bir iletkene dönüşür. Buluttan çıkan iletken hava kanalı sayesinde elektrik giderek daha fazla boşalmaya başlar. Elektrik, saniyede 100 kilometreye ulaşan muazzam bir hızla dünyaya yaklaşıyor.

Saniyenin yüzde biri içinde elektron çığı yere ulaşır. Bu, yıldırımın tabiri caizse yalnızca ilk "hazırlık" kısmını bitirir: yıldırım yere doğru yol almıştır. Lightning'in gelişiminin ikinci, büyük kısmı henüz gelmedi. Yıldırım oluşumunun dikkate alınan kısmına iletken denir. Bu yabancı kelime Rusça'da "lider" anlamına gelir. Kılavuz, şimşeğin ikinci, daha güçlü kısmına yol açtı; bu kısma ana kısım denir. Kanal yere iner inmez elektrik çok daha şiddetli ve hızlı bir şekilde içinden akmaya başlar.

Artık kanalda biriken negatif elektrik ile yağmur damlaları ile yere düşen pozitif elektrik arasında bir bağlantı kurulur ve elektriksel etki ile bulut ile yer arasında elektrik boşalması olur. Böyle bir deşarj, muazzam güçte bir elektrik akımıdır - bu güç, geleneksel bir elektrik şebekesindeki akımın gücünden çok daha fazladır.

Kanalda akan akım çok hızlı bir şekilde artar ve maksimum güce ulaştıktan sonra kademeli olarak azalmaya başlar.Böylesine güçlü bir akımın aktığı yıldırım kanalı çok ısınır ve bu nedenle parlak bir şekilde parlar. Ancak yıldırım deşarjında ​​akımın akma süresi çok kısadır. Boşalma, saniyenin çok küçük kesirleri kadar sürer ve bu nedenle boşalma sırasında üretilen elektrik enerjisi nispeten küçüktür.

İncirde. Şekil 3, paratonerin yere doğru kademeli hareketini göstermektedir (soldaki ilk üç rakam).

Pirinç. 3. Paratonerin (ilk üç rakam) ve ana kısmının (son üç rakam) kademeli gelişimi.

Son üç rakam, yıldırımın ikinci (ana) kısmının oluşumunun ayrı anlarını göstermektedir. Flaşa bakan bir kişi, aynı yol üzerinde son derece hızlı bir şekilde birbirlerini takip ettikleri için, kılavuzunu ana bölümden elbette ayırt edemeyecektir.

İki farklı elektriği bağladıktan sonra akım kesilir. Genellikle yıldırım burada durmaz. Genellikle yeni bir lider, ilk atışla parıldayan yol boyunca hemen koşar ve arkasında, aynı yolda, yine atışın göz kısmıdır. Bu, ikinci deşarjı tamamlar.

Her biri kendi lideri ve ana gövdesinden oluşan 50'ye kadar ayrı kategori olabilir. Çoğu zaman 2-3 tane vardır. Ayrı deşarjların görünümü, şimşeği aralıklı hale getirir ve genellikle şimşeğe bakan bir kişi onun titrediğini görür. Flaşın titremesine neden olan şey budur.

Ayrı deşarjların oluşumu arasındaki süre çok kısadır. Saniyenin yüzde birini geçmez, boşalma sayısı çok fazla ise yıldırımın süresi tam bir saniyeye hatta birkaç saniyeye ulaşabilir.

En yaygın olan tek bir yıldırım türünü ele aldık.Bu şimşeğe doğrusal şimşek denir, çünkü çıplak gözle bir çizgi olarak görünür - beyaz, açık mavi veya parlak pembeden oluşan dar, parlak bir bant.

Hat yıldırımının uzunluğu yüzlerce metreden kilometrelerce uzunluğa sahiptir. Şimşeğin yolu genellikle zikzaktır. Yıldırımın genellikle birçok dalı vardır. Daha önce de belirtildiği gibi, doğrusal yıldırım deşarjları yalnızca bulut ile yer arasında değil, aynı zamanda bulutlar arasında da meydana gelebilir.

Top Yıldırım

Bununla birlikte, doğrusal olana ek olarak, çok daha az sıklıkla başka yıldırım türleri de vardır. Bunlardan birini, en ilginç olanı ele alacağız - şimşek topu.

Bazen ateş topları olan şimşek deşarjları olur. Yıldırım topunun nasıl oluştuğu henüz araştırılmadı, ancak bu ilginç yıldırım boşalması türüyle ilgili mevcut gözlemler bazı sonuçlar çıkarmamızı sağlıyor.

Çoğu zaman, yıldırım topunun şekli karpuz veya armut şeklindedir. Nispeten uzun sürer - bir saniyeden birkaç dakikaya kadar.

Yıldırım topunun en yaygın süresi 3 ila 5 saniyedir. Çoğu zaman, yıldırım topu, bir fırtınanın sonunda 10 ila 20 santimetre çapında kırmızı parlayan toplar şeklinde görünür. Nadir durumlarda, aynı zamanda büyüktür. Örneğin, yaklaşık 10 metre çapında bir şimşek fotoğraflandı.

Top bazen kör edecek kadar beyaz olabilir ve çok keskin hatlara sahip olabilir. Yıldırım topu genellikle bir tıslama, vızıltı veya tıslama sesi çıkarır.

Şimşek topu sessizce sönebilir, ancak hafif bir çıtırtı ve hatta sağır edici bir patlama yayabilir. Kaybolduğunda, genellikle keskin kokulu bir sis bırakır. Yere yakın yerlerde veya iç mekanlarda şimşek topu, koşan bir adamın hızında hareket eder - saniyede yaklaşık iki metre.Bir süre hareketsiz kalabilir ve böyle "yerleşik" bir top kaybolana kadar tıslar ve kıvılcımlar saçar. Bazen top şimşek rüzgar tarafından yönlendiriliyor gibi görünür, ancak genellikle hareketi rüzgardan bağımsızdır.

Top yıldırım, açık pencerelerden veya kapılardan ve hatta bazen küçük çatlaklardan girdikleri kapalı alanlara çekilir. Borular onlar için iyi bir yoldur; Bu nedenle mutfaklarda ateş topları genellikle fırınlardan çıkar. Odanın etrafında dolaştıktan sonra, şimşek topu odadan çıkar ve genellikle girdiği yoldan çıkar.

Bazen şimşek birkaç santimetreden birkaç metreye kadar olan mesafelerde iki veya üç kez yükselir ve düşer. Bu iniş ve çıkışlarla eş zamanlı olarak, ateş topu bazen yatay bir yönde hareket eder ve ardından şimşek topu zıplar gibi görünür.

Çoğu zaman, şimşek topu, en yüksek noktaları tercih ederek tellerin üzerine "yerleşir" veya örneğin drenaj boruları boyunca teller boyunca yuvarlanır. Bazen kıyafetlerin altında insanların vücutları boyunca hareket eden ateş topları, ciddi yanıklara ve hatta ölüme neden olur. İnsanlara ve hayvanlara yıldırımın neden olduğu ölümcül hasar vakalarının birçok açıklaması vardır. Isı yıldırımı binalarda çok ciddi hasara neden olabilir.

Yıldırım nereye düşer?

Yıldırım, yalıtkanın - hava - kalınlığından geçen bir elektrik boşalması olduğundan, çoğunlukla bulut ile dünya yüzeyindeki herhangi bir nesne arasındaki hava tabakasının daha küçük olacağı yerde meydana gelir. Doğrudan gözlemler şunu gösteriyor: yıldırım, yüksek çan kulelerine, direklere, ağaçlara ve diğer uzun nesnelere çarpma eğilimindedir.

Ancak, yıldırım sadece yüksek nesnelere koşmaz.Biri ahşap, diğeri metalden yapılmış ve birbirinden uzak olmayan eşit yükseklikte iki bitişik direkten yıldırım, metal olana koşacaktır. Bunun iki nedeni olacaktır: Birincisi, metal ıslakken bile elektriği ahşaptan çok daha iyi iletir. İkincisi, metal direk zemine iyi bir şekilde bağlıdır ve lider gelişimi sırasında yerden elektrik direğe daha serbest bir şekilde akabilir.

İkinci durum, çeşitli binaları yıldırımdan korumak için yaygın olarak kullanılmaktadır. Metal direğin yerle temas halindeki yüzey alanı ne kadar büyük olursa, buluttan gelen elektriğin toprağa geçmesi o kadar kolay olur.

Bu, bir sıvı akışının bir huniden bir şişeye nasıl döküldüğü ile karşılaştırılabilir. Hunideki açıklık yeterince büyükse, jet doğrudan şişeye girecektir. Hunideki açıklık küçükse, sıvı huninin kenarından taşmaya başlayacak ve zemine dökülecektir.

Yıldırım, dünyanın düz bir yüzeyine bile çarpabilir, ancak aynı zamanda toprağın elektriksel iletkenliğinin daha fazla olduğu yere de koşar. Bu nedenle, örneğin, ıslak kile veya bataklığa yıldırım, kuru kuma veya taşlı kuru toprağa göre daha erken çarpar. Aynı nedenle, şimşek nehirlerin ve derelerin kıyılarına çarpar ve onları yanlarında yükselen uzun ama kuru ağaçlara tercih eder.

Yıldırımın bu özelliği - iyi topraklanmış ve iyi iletken gövdelere koşmak - çeşitli koruyucu cihazları uygulamak için yaygın olarak kullanılır.