.
Herkes şimşeği görmüş ve gücüne hayran kalmıştır. Ancak sıklıklarına rağmen (dünya çapında her gün yaklaşık 8,6 milyon kişi meydana geliyor) neden fırtına bulutundan yere bir dizi sıçrama ve duraklamayla hareket ettikleri bir sır olarak kalıyor.
Bu fenomen hakkında birkaç kitap var, ancak hiçbiri bu zikzakların (adım adı verilen) nasıl oluştuğunu ve yıldırımın nasıl kilometrelerce yol alabileceğini açıklamadı. Yeni araştırmam bir açıklama sunuyor.
Gökyüzünden yere, sıçrayarak
Gök gürültüsü bulutlarının yoğun elektrik alanları, elektronları, tekli delta oksijen molekülleri olarak bilinenleri oluşturmak için yeterli enerjiye sahip olana kadar harekete geçirir. Bu moleküller ve elektronlar, saniyenin milyonda biri boyunca parlak bir şekilde parlayan kısa, oldukça iletken bir adım oluşturmak için birikirler.
Basamağın alt kısmında, birikme tekrar meydana gelirken bir duraklama olur ve ardından başka bir parlak, titrek sıçrama gelir. İşlem defalarca tekrarlanır.
Aşırı hava olaylarındaki artış, yıldırımdan korunmayı giderek daha önemli hale getiriyor. Nasıl oluştuklarını bilmek, binaları, uçakları ve insanları daha iyi korumak için çözümler geliştirmenizi sağlar.
Ayrıca uçaklarda çevre dostu kompozit malzemelerin kullanılması yakıt verimliliğini artırırken, bu malzemeler yıldırım hasarı riskini de artırıyor, bu nedenle ek koruma aramamız gerekiyor.
Doğrulanmış
Yıldırım nasıl düşer?
Yıldırım, milyonlarca volt elektrik potansiyeline sahip fırtına bulutlarının yere bağlanmasıyla oluşur. Yer ile gök arasında sıcaklığı onbinlerce dereceyi bulan binlerce amperlik bir akım akıyor.
Yıldırım fotoğrafları, çıplak gözle görülemeyen bir dizi ayrıntıyı ortaya çıkarır. Genellikle dört veya beş zayıf izleyiciler buluttan çıkıyor Bunlar dünyaya doğru düzensiz bir yörüngede dallanır ve zikzak çizer.
Bu izleyicilerden yere ilk çarpan yıldırım çarpmasını başlatır. Sonra diğerleri yok olur.
Elli yıl önce, yüksek hızlı fotoğrafçılık daha da büyük bir karmaşıklığı ortaya çıkardı. İzleyiciler, yaklaşık 50 metre uzunluğunda adımlarla buluttan aşağı doğru hareket eder. Her adım, saniyenin milyonda biri kadar parlak hale gelir, ancak ardından neredeyse tamamen karanlık olur. Saniyenin 50 milyonda biri daha sonra, bir öncekinin sonunda başka bir adım oluşur, ancak önceki adımlar karanlık kalır.
Bu atlamalar neden oluyor? Aralarındaki karanlık dönemlerde ne olur? Basamaklar, görünür bir bağlantı olmaksızın buluta elektriksel olarak nasıl bağlanabilir?
Bu soruların cevapları, enerjik bir elektron bir oksijen molekülü ile çarpıştığında ne olduğunu anlamakta yatmaktadır. Elektronun yeterli enerjisi varsa, molekülü tekli delta durumuna uyarır. Yarı kararlı bir durumdur, yani tamamen kararlı değildir, ancak tipik olarak yaklaşık 45 dakika boyunca daha düşük bir enerji durumuna düşmez.
Bu tekli delta durumundaki oksijen, negatif oksijen iyonlarından elektronları (elektriğin akması için gerekli) tutar. Bu iyonlar hemen hemen oksijen moleküllerine yeniden bağlanan (negatif yük taşıyan) elektronlarla değiştirilir. Havadaki oksijenin %1’inden fazlası yarı kararlı durumda olduğunda, hava elektriği iletebilir.
Bu nedenle, önemli sayıda elektronu atmak için yeterli yarı kararlı durum oluşturulduğunda hafif adımlar meydana gelir. Bir adımın karanlık kısmında yarı kararlı durumların ve elektronların yoğunluğu artar. Saniyenin 50 milyonda biri sonra, adım elektriği iletebilir ve ucundaki elektrik potansiyeli yaklaşık olarak bulutunkine çıkarak yeni bir adım oluşturur.
Önceki sıçramalarda oluşturulan uyarılmış moleküller, buluta kadar bir sütun oluşturur. Sütunun tamamı, bir elektrik alanına ihtiyaç duymadan ve çok az ışık emisyonuyla elektriksel olarak iletkendir.
İnsanların ve mülkün korunması
Yıldırımın nasıl oluştuğunu anlamak, binaların, uçakların ve ayrıca insanların korunmasını tasarlamak için önemlidir. Yıldırımın bir bireye çarpması nadir olmakla birlikte, binalara, özellikle uzun ve izole olanlara birçok kez çarpılır.
Yıldırım bir ağaca çarptığında, içindeki özsu kaynar ve ortaya çıkan buhar, gövdeyi ikiye bölen bir basınç oluşturur. Benzer şekilde, bir binanın pervazına yıldırım düştüğünde, betona sızan yağmur suyu kaynar. Basınç, binanın tüm kornişini patlatarak ölümcül çökme riskini artırır.
Doğrulanmış
Benjamin Franklin tarafından 1752’de icat edilen paratoner, temel olarak bir binanın tepesine tutturulmuş ve zemine bağlı kalın bir metal direktir. Yıldırım çarpmalarını ve toprak elektrik yükünü çekmek için tasarlanmıştır. Akışı kablo üzerinden yönlendirerek binanın zarar görmesini engeller.
Bu paratonerler yüksek binalar için gereklidir, ancak her inşaat için kaç tane gerektiğini hala bilmiyoruz.
.
