Yıldırım Oluşumu:

Yıldırımın oluşması için öncelikle yıldırım bulutunun oluşması ve sonrasında bu bulutun elektriksel olarak yüklenmesi gerekmektedir. Günümüzde yıldırım bulutunun oluşum süreci açıklanabilse de, bu bulutun elektriksel olarak nasıl yüklendiği konusunda     kesin     bilgiler     verilememektedir.    Yıldırımın oluşabilmesi için öncelikle yıldırım bulutu oluşmalı sonrasında ise bu bulutun ela elektrik yükleriyle yüklenmesi gerekmektedir.

Bulutların Elektriksel olarak yüklenmesi ile oluşan yıldırım ve şimşek gibi doğa olaylarının tümüne meteoroloji dilinde "oraj" denilmektedir.
Şurası bilinmelidir ki, her bulut oraj yapmayacağı gibi, oraj yapma ihtimali olan bulutlar da yeterli şartlar oluşmadıkça yıldırım olayını gerçekleştiremezler. Bir oraj bulutunun içinde yaklaşık 5OOkV/m'lik bir elektrik alan mevcuttur. Bu da böyle bir bulut içerisinde çok kuvvetli düşey hareket ve kuvvetler doğurur. Böyle bir bulut yere kâfi miktarda yaklaşır ve atmos-ferik şartlar (ısı, nem vb.) uygun olursa, bulutta havanın delinme eşiğini aşacak potansiyel farkın oluşması durumunda yıldırımın oluşumu için fiziksel şartlar yerine gelmiş olur.

Bir yıldırım boşalmasının oluşabilmesi için elektrik alan şiddetinin yaklaşık 2500kV/m değerine ulaşması gerekmektedir. Bir oraj bulutundaki elektrik alan şiddeti değeri yeterince arttığında bulut-bulut (şimşek) veya bulut-yeryüzü (yıldırım) deşarjı görülebilir. Eğer yeryüzündeki alan şiddeti çeşitli sebeplerden ötürü (yeryüzünün engebeli yapısı, binalar, yüksek kuleler, gökdelenler, vb.) bozulmuşsa bu takdirde de yeryüzü bulut deşarjı da görülebilmektedir.

Yıldırım olayında deşarj sürekli olmaz. Bir bulutun alt kısmındaki enerji yeterli seviyeye geldiği zaman, kısa veya uzun süreli duraklamalarla kademeli bir şekilde ileri sıçramalar halinde toprağa doğru bir elektron demeti harekete geçer. (Resim 1)
Elektron demeti, her ileri sıçrayışta 10-100 metre kadar yol alır ve ortalama hızı 30.000 -150.000 km/sn'dir (ışık hızının- %16'sı).  Sıçramalar arasındaki duraklama süresi ~30-90 µs arasında gözlenmiştir. Buluttan yere doğru oluşan bu elektron hareke¬tine "öncü boşalma (deşarj)" ya da "korona deşarjı" denir.

Yıldırım yere yaklaşmaya başladıkça yeryüzündeki sivrilmiş noktalarda yoğunlaşan elektrik alan şiddetleri, bu noktalardan bulutlara doğru gelişen, "yakalama deşarjı" adı verilen deşarjlar meydana getirirler (Resim 2). Yakalama Deşarjlarının ilerleme hızı, özellikle deşarj kanalının, elektrik yükleri ile beslenmesine bağlıdır. (Başka bir deyişle yakalama ucunun aktif desteğine bağlıdır) (Resim 3).

Genellikle elektrik yüklerinin oluşumu ve yük ayrılması olayının sonucu, bulutun öncü deşarjı negatif uzay yüklerinden meydana gelir. Ancak nadir de olsa pozitif uzay yüklerinden oluşan bulut oncu deşarjları da bulunmaktadır. Yıldırım bulutunda meydana gelen öncü deşarjların oluşturduğu iletken kanal ile yerden yükselen buluta göre karşıt polaritedeki yakalama deşarjı birleştiğinde ana deşarjın geçeceği iletken yolu oluşturmuş olurlar. Bu oluşan yoldan yıldırım deşarjı meydana gelir (Resim 4).

Yıldırım deşarjı sıçramalarla değil, tek bir iletken kanalın içinden kuvvetli bir akımın geçmesiyle oluşur. Bunu ikinci, üçüncü deşarjlar da izleyebilir.
Yıldırım olayı yüksek frekanslı bir olay olmayıp unipolar bir şok deşarjı, kısa süren bir doğru akım darbesidir ve yapılan gözlem¬lerde 20-100 milyon volt, 5 - 200 kA'lik bir akım değerinde olduğu tespit edilmiştir.

Yıldırımın Etkileri:

Yıldırım deşarjı; boşalma sırasında yıldırımın gücüne göre 200 kA (200.000 Amper)'e kadar çıkabilen akım ve 100 milyon volta kadar yükselecek bir potansiyel farkla deşarj olabilir. Bu kadar büyük güçlerdeki bir elektrik darbesinin yapabileceği etkiler oldukça yıkıcı olabilir. Yıldırımın bu etkileri aşağıdaki başlıklarla incelenebilir;

1.    Elektrodinamik Etkisi
2.    Elektromanyetik Etkisi
3.    Basınç ve Ses Etkisi
4.    Elektrokimyasal Etkisi
5.    Işık Etkisi
6.    Isı Etkisi

1. Elektrodinamik Etkisi
Yıldırım akım yolunun bir bölümünün diğer bir bölümündeki manyetik alanı içinde bulunması halinde büyük kuvvetler meydana gelir. Bu etki sonucunda ince anten borularında ezilme, paralel iletkenlerde çarpışma, iletken kroşelerinin sökülmesi gibi hadiseler oluşur.

2. Elektromanyetik Etkisi
Yıldırım darbesinin bilimsel araştırmalar ile 20 milyon volt ve 5-200 kA akım değerlerinde elektriksel bir deşarj (boşalma) olduğu tespit edilmiştir. Bu büyük enerjisi olan doğa olayı bulut ile toprak arasında yol alırken oluşturduğu güçlü manyetik alan iletkenler ve metaller üzerinde kısa süreli fakat yüksek değerli gerilimler indükler. Bu gerilimler elektrik ve elektronik devrelerde hasarlar oluşturabildiği gibi zaman zaman can kaybına da sebep olur.

3. Basınç ve Ses Etkisi
Yıldırım kanalı içindeki elektrodinamik kuvvet sonucu meydana gelen basınç, bu akımın sönmesi ile patlama şeklinde havayı genleştirerek gök gürültüsünü meydana getirir. Bu gürültü yakınlarda bulunanlara patlama etkisi yaratabilir. Cam kırılması gibi olaylarla da karşılaşılabilir. Gök gürültüsünün bir nedeni de meydana gelen ısı enerjisinin oldukça büyük ve ani bir genleşme meydana getirmesidir.

4. Elektrokimyasal Etkisi
Büyük akım şiddetlerinde elektrolit parçalanma sonucu demir, çinko, kurşun gibi metaller açığa çıkar.

5. lşık Etkisi
Yıldırım deşarjı sırasında oluşan iletken kanal etrafına çok parlak bir ışık yayar. Bu ışık yakın mesafelerde göz kamaşması veya geçici görme bozukluğu meydana getirebilir.

6. lsı Etki
Yıldırım boşalmasının ısı etkisi akımın geçtiği iletkenlerde bir sıcaklık artışı ortaya çıkartmasıdır. Akım yüksek değerlerde olmasına rağmen süresinin çok kısa olması sebebi ile iletkenlerde çok büyük bir ısı artışı olmaz.