Katalog

Atmı Şimşekler nasıl çakar? Yıldırın Yeryüzüne giinde yaklaşık 4 milyon yıldırım düşer.Bu doğa olayı yalnızca Dünya'ya özgü değil; diğer gezegenlerde de şimşeklerin çaktığı biliniyor. Bu kadar yaygın olmasına karşın şimşeğe neyin yol açtığını tam olarak bilmiyoruz. Benjamin Franklin'in 1752 yılında iinlü uçurtma deneyi ile bu bilmeceyi çözdüğü iddiası ne yazık ki doğru değil. Bazı fizikçiler şimdi şimşeğin kozmik ışınlarla bir ilgisi olduğunu dü'şü'nü'yor. enjamin Franklin, şimşeğin elektriksel bir olgu olduğunu iddia etse de, bilim adamları bugün bile fırtınaların nasıl elektrik yükü oluşturduğunu ve şimşeklerin nasıl çaktığını anlamaya çabalıyor. Bazı fizikçiler şimşeğin kozmik ışınlarla Dünya'yı uzaydan bombardıman eden yüksek enerji parçacıklarıyakın ilişkisi olduğunu ve atmosferde hızlı elektron hareketlerini tetiklediğini düşünüyor. Bilim adamları son günlerde şimşeklere farklı bir açıdan yaklaşıyor. Yıldırımın buluttan yere düşerken çıkarttığı xışınlarını inceleyen Florida Teknoloji Enstitüsü Fizik ve Uzay Bilimleri'nden Joseph R.Dwyer ve ekibi, önce doğal şimşeklerde ortaya çıkan Xışınlarını ölçtüler; sonra bu ölçümlerle fırtına sırasında roket fırlatarak oluşturulan insan eliyle yaratılmış şimşeklerin yarattığı Xışınlarını karşılaştırdılar. Sonuçta elde edilen bulgulan değerlendiren bilim adamları, şimşeklerin basamaklı, iletken boşalım kanallarını, çıkarttığı yüksek hızda elektronlar aracılığı ile açtığını keşfettiler. Ancak şimşeğin bu elektronları nasıl hızlandırdığı konusu hâlâ anlaşılmış değil. Bu gizemi çözmek için bilim adamları şimdi Florida'da Xışını dedektör ağı kuruyor. BİR Sli Bazı bilin ışınlar ıız Prolon Hava molekülii B ELEKTRİK KIVILCIMINDAN FARKLI Bazı açılardan şimşek büyük ölçekli bir elektrik kıvılcımına benzer. Sözgelimi halı üzerinde yürürken elinizi kapı tokmağına attığınız anda ortaya çıkan konvansiyonel kıvılcım ile şimşeği karşılaştıralım. Halının üzerinde yürürken, ayakkabılarınız sürtünme yoluyla elektron aldığı için vücudunuzda elektrik yükü birikir. Bu da sizinle odadaki diğer nesneler arasında bir elektrik alanı oluşturur. Küçük alanlar için hava iyi bir izolatör değildir ve elektrik akımı yeterli miktarda değildir. Ancak parmağınız kapı tokmağına doğru uzandığı zaman elektrik alanı ciddi biçimde güçlenir. Eğer metrede üç milyon volt gibi kritik bir değere erişirse ki buna ateşleme alanı denir hava iyi bir iletken haline gelir ve boşalım (deşarj) meydana gelir. Böylece akım, parmak ile kapı kolu arasındaki açıklığın üzerinde köprü oluşturur. Fırtınaların elektriklemesi halı örneği ile bazı benzerlikler taşır. Fırtına bulutlarının içinde, halı üzerindeki ayakkabıların rolünü yumuşak dolu taneleri kar topakları oynar. Bu parçacıklar birbirlerine tosladıkça, sürtünme ile açığa çıkan elekt ronları yüklenirler. Pozitif ve negatif yükler daha sonra yerçekimine ve rüzgâra bağlı olarak birbirinden ayrılarak elektrik alanı yaratırlar. Kapı kulpu benzetmesini bir adım daha ileriye taşımak istersek, büyük bir problem ile karşı karşıya kalırız, çünkü uçak, balon ve roketlerle yapılan ölçümlerde bulutların içinde metrede 200.000 voltun üzerinde elektrik alanına rastlanmadığı için, ateşleme alanı yaratmaya yetecek koşullar fırtına bulutlarında oluşmaz. ^ NegaİlfyÜk bölgesi ra • ^ ,.w Kaçak elektron ^ ^ \ j <«R j i>^ *j | ^ , •< » j' Son zamanlara kadar bilim adamlan bu bulmacayı çözmek için iki açıklamadan yararlanıyordu. Birincisi, fırtına bulutlarının içinde daha kuvvetli elektrik alanlarının bulunması çok büyük bir olasılıktı, ancak bunlar küçük miktarlarda olduğu için ölçülmeleri zordu. Gözlemlere dayanarak böyle bir senaryoyu geçersiz saymak mümkün olmadığı gibi, tatmin edici olduğunu söylemek de zordu. Çünkü burada sorun başka bir sorunu daha gündeme getiriyordu: Bulutlar bu kadar küçük miktarlarda, bu kadar kuvvetli elektrik alanlarını nasıl yaraüyor olabilirdi? İkinci açıklama ise bazı deneylere dayanıyor. Bu deneylerde, deşarj yaratmak için gerekli olan elektrik alanının, havada yağmur damlalan veya buz parçalan bulunduğu zaman ciddi biçimde azaldığı görüyordu. Kaldı ki fırüna bulutlarının içinde yağmur ve buz parçalarının bulunması çok normaldi. Ne yazık ki yağmur veya buz parçacıklan da tatmin edici bir açıklama değil, çünkü fırtına bulutlarındaki alanlar konvansiyonel deşarjı yaratmak için hâlâ çok zayıf. Bilim adamları, aynca yıldırımın havanın içinde bunca yolu nasıl aldığı konusuna da açıklama getiremiyor. Bu süreç boşalım hattının havayı iyonize eden ve şarjı uzun mesafelere nakleden sıcak kanal oluşması ile başlar (Bknz. Şekil 1). İlginç olan bu kanalın yere doğru kesintisiz bir hat üzerinde yol almaması, tam tersi basamaklı bir yol izlemesidir. Bunun tam olarak nasıl olduğu da hâlâ gizini koruyor. Bu süreci simüle etmek için yapılan modellerin de çok başarılı olduğu söylenemez. Bu modeller üzerinde çalışan bilim adamları şimdi çok önemli bir noktayı gözden kaçırıp kaçırmadıklarını düşünüyor. Sözgelimi, şimşeği konvansiyonel bir boşalım olarak değerlendirmek doğru olmayabilir. Bu süreçte nadiren görülen i ++++++++ + Pozitif VÜk böloesi Q\ •*/ Şİmşek bir kez başladlğl zaman, elektronlar basamaklı boşalim hattl Ğenllen İyonize blrkanal oluşturur. Her basamakta elektronlar A * * " UCUnöa birikBrek yoğun bir lokal Bİan yaratırlar. Bu 3/a/l kaçak elektron'3« Brtiran bir gelişmeuir. Parçacıklar hava molekiillerl İle çarpişarak xişim patlamalari meydana QBtMr. Bu SÜreç basamaklı hat bü SÜreç İçinde dallara aynlabilir yere Uİaşmcaya kadar kendM tekrarlar. \ " < •» t • } , 1 ', .,, u ,. başka bir boşalım türünün geçerli t çok büyük bir olasılıktır. Bu nadirt rülen boşalım sistemine kaçak ateş denilir. 949/12 28 Mayıs 2005