Şimşek ve Gök Gürültüsü
İlk insanlar çakan şimşeklerin ve onu izleyen gök gürültüsünün ya da gürlemesinin tanrıların öfkesini gösterdiğini düşünmüştür. Düşen yıldırımların bazen yıkım ve ölümlere neden olması da bu inancı güçlendirmiş olmalıdır. Gerçekte şimşek dev bir elektrik kıvılcımıdır.
Bir elektrik bataryasının uçlarına bağlanan iki tel birbirine çok yaklaştırılırsa, aralarından küçük bir kıvılcımın atladığı görülür. Şimşek çakması da işte böyle bir kıvılcım atlamasıdır; ama fırtına bulutunun iki parçası arasında ya da bulutla yer arasında oluşan bu kıvılcım çok büyüktür ve atlama uzaklığı 8 kilometreye kadar çıkabilir. Böyle büyük bir uzaklıktan elektrik atlaması olabilmesi için, bu kıvılcımı oluşturacak elektrik geriliminin evlerimizde kullandığımız elektriğin geriliminin yüz binlerce katı olması gerekir.
Şimşek Nasıl Oluşur
Atmosferde elektrik yükünün birikimi birçok yoldan olur. Bulutlan oluşturan su damlacıkları önemli bir elektrik yükü kaynağıdır. Yerçekiminin etkisiyle yere doğru düşen su damlaları, daha küçük damlalara ayrıldığı zaman her damla artı elektrik yüküyle, çevresindeki hava da eksi elektrik yüküyle yüklenir. Bir yağmur damlası yere doğru düşerken, üzerinde yoğunlaşan nem nedeniyle büyür; ama çapı 5,5 milimetreye ulaşır ulaşmaz ikiye bölünür ve oluşan her iki damla da artı elektrikle yüklenir. Eğer bu damlalar yeryüzüne düşerse, damlaların elektrik yüklerinin bir etkisi olmaz; ama eğer yükselen bir hava akımıyla bu damlalar yeniden yükselirse damlaların büyümesi sürer. Yeterince ağırlaşınca yeniden düşmeye başlayan damlalar yeniden bölünür. Damlalardaki elektrik yükü her bölünmeyle biraz daha artar. Damlaların bölünmesiyle ortaya çıkan elektrik yükünün yanı sıra, bulutun üst bölümlerinde bulunan buz kristalleri de sürtünme sonucu artı elektrik yükü kazanarak, eksi elektrik yüklü olan havadan ayrılır ve bulutun elektrik yükünü artırır.
Fırtına bulutlarında yağmur damlalarını kolayca yükseltebilen çok güçlü hava akımları vardır. Birbirini izleyen bölünmelerle damlalarda biriken elektrik yükü sonunda öylesine büyür ki, havanın yalıtkanlığını yener. İşte o zaman elektrik atlaması gerçekleşir; şimşek, elektrik akımına direncin en az olduğu yolu izleyen uzun bir kıvılcım biçiminde çakar. Saniyenin onda birinden daha kısa bir süre içinde gerçekleşen bu elektrik atlaması çoğu kez zikzaklı bir çizgi biçiminde görünür. Bulutlar arasındaki elektrik atlamasına şimşek, bir bulutla yer arasında gerçekleşen elektrik atlamasına da yıldırım deriz. Bu elektrik atlaması sırasında büyük bir ısı oluşur. Yıldırımın düştüğü noktada bulunan kayaçlar bu elektrik boşalımının yol açtığı ısının etkisiyle eriyebilir; yakında bulunan insanlar ölebilir. Ama, çevredeki en yüksek noktada bulunmadıkça ya da yüksek bir ağacın altına sığınmadıkça yıldırım düşmesinden zarar görme tehlikesi çok fazla değildir. Kapalı alanlarda da yıldırım tehlikesi azdır. Yazın görülen şimşekler genellikle, uzaklarda çakan şimşeklerin bulutlardaki bir yansımasıdır.
Gök Gürültüsü
Şimşek çakmasını izleyen gök gürültüsüne elektrik atlamasının izlediği yol boyunca havanın ansızın ısınması ve genleşmesi neden olur; bu hızlı ısınma ve genleşmeyi hızlı bir soğuma ve büzülme izler. Gök gürültüsü, gözlemcinin çakan şimşeğe olan uzaklığına bağlı olarak, ya uzayan bir gürleme ya da keskin, takırtılı bir patlama sesi biçiminde duyulur. Havanın genleşip büzülmesiyle oluşan sesin yeryüzünde ya da bulutlarda yankılanması uzayan bir gürleme sesine yol açar. Yankılanarak değişik uzaklıklardan gözlemciye ulaşan sesler, çoğu zaman duyulan uzun gök gürültülerinin nedenidir.
Ses ışıktan çok daha yavaş yol aldığı için, çakan şimşeğin görülmesiyle duyulan gök gürlemesi arasında her zaman bir süre geçer. Bu süre çakan şimşeğin gözlemciye uzaklığına göre değişir; şimşek ne kadar uzaktaysa gök gürlemesinin duyulması için geçen süre de o kadar uzundur. Ses yaklaşık olarak 1 kilometrelik bir uzaklığı 3 saniyede alır. Buna göre, eğer şimşeğin görülmesiyle gök gürlemesinin duyulması arasında 9 saniyelik bir zaman geçmişse, şimşek 3 km uzakta çakmış demektir. Genellikle 15 kilometrelik bir uzaklık içindeki şimşeklerin yol açtığı gök gürültüleri duyulabilir.
Boran
Şimşek, gök gürültüsü ve sağanak yağmurla birlikte görülen şiddetli rüzgârlar olan boranlara tropik bölgelerde çok sık rastlanır. Sıcak, nemli hava ve dağlar, boran oluşumunu kolaylaştıran bir ortam sağlar; Endonezya’nın Cava Adası’nda yaklaşık olarak yılın 200 günü boran olur. Kutup bölgelerinde boran çok ender ve yalnız gece görülür.
Boran sırasında bazen erimiş metal ve taş parçalarının gökten düşerek zarara yol açtığı sanılır. Ama gerçekte olan, yıldırımın düştüğü yerdeki bir metal ya da kayacın oluşan sıcaklıkla erimesidir.
Paratoner
Paratoneri bulunan yapılara yıldırım düşmesi olasılığı azdır. ABD’li bilim ve devlet adamı Benjamin Franklin’in 1752’de bulduğu paratoner, yapının en yüksek noktasına yerleştirilmiş sivri uçlu bir metal çubuk ve bu çubuğu toprağa bağlayan bir bakır telden oluşur. Paratonerin temel görevi yıldırım düşmesini önlemek ya da önleyemezse elektrik boşalımını düşük dirençli bakır telden zararsız bir biçimde toprağa aktarmaktır. Elektrik enerjisi taşıyan havai hatları yıldırım düşmesinden korumak için daha karmaşık düzeneklerden yararlanılır.
Elektrikli bir matkabın ya da otomobil motorundaki bujilerin oluşturduğu kıvılcımlar, radyo ve televizyon yayınlarında girişime neden olan radyo dalgalan oluşturur. Aslında dev bir kıvılcım olan şimşek de çok büyük uzaklıklardan bu tür girişimlere neden olur; bu girişimler radyolardan cızırtı ve çatırtı sesleri biçiminde duyulur.
Yıldırım düşmesi dünyanın birçok yerinde önemli zararlara yol açmaktadır; ama şimşek ve yıldırımın yararı da vardır. Şimşeği oluşturan elektrik kıvılcımı havadaki azot ve oksijenin birleşerek yağmur damlalarında çözünmesine neden olur. Yere düşen bu yağmur damlaları içlerinde bulunan ve çok değerli bir gübre olan nitratları toprağa verir.
