Şimşeklerin kendine özgü zikzak şekilleri vardır ve fizikçiler bunun nedenini uzun zamandır merak etmektedirler. Şimdi, John Lowke ve Endre Szili Güney Avustralya Üniversitesi'ndeki araştırmacılar bu davranışı açıklayabilecek hesaplamalar yaptılar.
İkili, fırtına bulutlarını yere bağlayan iyonize hava kanalları olan "yıldırım liderlerinin" olağandışı yayılmasını açıklayan bir model yarattı. Zig-zag adımlarının, elektrik akımının havada akmasını çok daha kolaylaştıran, oldukça uyarılmış, yarı kararlı oksijen atomlarıyla ilişkili olduğunu öne sürüyorlar.
Yıldırım, onlarca metre uzunluğundaki ve fırtına bulutlarından kaynaklanan liderleri içeren bir dizi adımda yayılıyor gibi görünüyor. Akım akarken bir lider yaklaşık 1 µs yanarak bir adım oluşturur. Daha sonra kanal onlarca mikrosaniye boyunca kararacak ve bunu bir önceki liderin sonunda bir sonraki parlak adımın oluşumu takip edecek - bazen dallanma meydana gelir. Bu işlem, tanıdık bir pürüzlü şimşek şekli oluşturmak için tekrarlanır. Bu sürecin ilginç bir yönü, bir basamak aydınlanıp karardıktan sonra, iletken sütunun bir parçası olmasına rağmen yeniden yanmamasıdır.
Bu adımın, şimşek çizgilerinde bulunan ayırt edici zikzak desenlerinden sorumlu olduğu biliniyor, ancak bu fenomenin arkasındaki fizik hakkında cevaplanmamış birkaç soru var. Özellikle, liderleri fırtına bulutlarına bağlayan karanlık ama iletken sütunların doğası büyük ölçüde bir sır olarak kaldı.
Singlet delta oksijen
Lowke ve Szili çalışmalarında, adım atma davranışının "singlet delta metastabil oksijen" adı verilen yüksek derecede uyarılmış oksijen moleküllerinin birikimine bağlı olabileceğini hesapladılar. Bu moleküllerin ışınım ömrü yaklaşık bir saattir ve elektronların negatif oksijen iyonlarından ayrılmasına neden olarak etraflarını saran havanın iletkenliğini arttırır.
Şimşeği evcilleştiren fizikçi
İkili, birbirini izleyen adımlar arasındaki sürenin, lider uçlarda yeterli konsantrasyonlarda yarı kararlı moleküllerin birikmesi için gereken süreye karşılık geldiğini öne sürüyor. Bu, uçtaki elektrik alanını artırarak bir sonraki adımda daha fazla iyonlaşmayı mümkün kılar. Buna ek olarak, araştırmacılar, yüksek konsantrasyonlarda singlet delta oksijenin daha önceki adımlarda dayanması gerektiğini ve bu adımların, sürekli bir elektrik alanı olmadan bile elektriksel iletkenliklerini korumalarına olanak tanıdığını öne sürüyorlar.
Lowke ve Szili, bu sürecin daha iyi anlaşılmasının, binaları yıldırım çarpmalarından korumak için yeni tekniklere ve daha güçlü düzenlemelere yol açabileceğini umuyor. Bu, yaşam ve uzuv tehdidini azaltırken yıldırımın neden olduğu ekonomik ve çevresel zararı en aza indirebilir.
Araştırma şu şekilde açıklanmaktadır: Fizik Dergisi D: Uygulamalı Fizik.
