1. Atmosferik iyonlaşma özellikleri:

Atmosferin iyonlaşma özelliklerine göre atmosfer, nötr tabaka, iyonosfer ve manyetosfer olmak üzere üçe ayrılabilir.

A. Nötr katman : Nötr tabaka, yerden yaklaşık 60 kilometreye kadar olan atmosferi ifade eder. Normal şartlar altında, çoğunlukla nötr gazlardan oluşan bu tabakada daha az yüklü plazmit bulunur.

B. İyonosfer : Genellikle 60 km'den yaklaşık 500 km'ye kadar olan hava tabakasını ifade eder. Güneşin ultraviyole radyasyonunun etkisi altında, büyük miktarda hava iyonize olur ve çok sayıda elektron ve pozitif iyon üretir. Radyo dalgalarını yansıtmak, uzun mesafeli radyo iletişimini mümkün kılar. İyonosfer, gece ve gündüz, mevsimler, güneş aktivitesi vb. değişikliklerle değişir. Genel olarak, iyonosferdeki pozitif iyon sayısı elektron sayısından daha fazladır ve pozitif iyonlar esas olarak altta dağılmıştır.

C. Manyetosfer : 500 kilometrenin üstündeki atmosferi ifade eder. Bu katmanda elektronlar ve pozitif iyonlar da vardır, ancak dağılım son derece düzensiz ve son derece incedir. Böyle bir yükseklikte, yüklü parçacıkların hareketi esas olarak dünyanın manyetik alan çizgileri tarafından kontrol edilir, bu nedenle manyetosfer olarak adlandırılır.

2. Sıcaklığın dikey dağılım özellikleri:

Bu özelliğine göre atmosfer beş katmana ayrılabilir: troposfer, stratosfer, mezosfer, termosfer ve ekzosfer.

A. Troposfer : Yerden havaya doğru yaklaşık 12 kilometre (orta enlemler), kutuplarda yaklaşık 8 kilometre ve ekvatorda 17-18 kilometredir. Bu katmanda bulutlar, yağmur, sis, gökkuşağı, rüzgar, dolu, gök gürültülü fırtınalar, kum fırtınaları vb. gibi başlıca atmosferik olaylar meydana gelir.

B. Stratosfer : Troposferin tepesinden 50 kilometreye kadar. Ozon tabakası 10-50 kilometre arasındadır ve en yüksek konsantrasyonu 20-30 kilometre arasındadır. Bu atmosfer tabakasının hareketi esas olarak adveksiyondur ve uçakların bu tabakada uçması daha güvenlidir ve genellikle türbülans yoktur.

C. Mezosfer :Stratosferin en üst tabakası ile yaklaşık 85 kilometre arasında kalan atmosfer tabakası.

D. Termosfer : Mezosferin tepesinden 250 kilometre (güneş sessiz olduğunda) veya yaklaşık 500 kilometre (güneş aktif olduğunda) mesafeye kadar olan hava tabakası. Bu tabakadaki hava, güneşten gelen güçlü ultraviyole radyasyon nedeniyle oldukça iyonizedir. Kuzey ve Güney Kutuplarına yakın aurora bu tabakada görülür.

E. Dış katman : genellikle 500 kilometrenin ötesindeki atmosferik aralığı ifade eder.

3. (Wilson): Wilson hipotezi :

Kusursuz olarak kabul edilen eksiksiz bir teori yoktur. Wilson hipotezi daha eksiksiz kabul edilir ve sıklıkla önerilir. Aşağıda bu hipotezin genel bir görünümü verilmiştir:

Çok sayıda bilimsel teste göre, dünyanın kendisi bir kapasitördür ve genellikle yaklaşık 500.000 coulomb'luk sabit bir negatif yük taşır. Dünyanın üzerinde pozitif yüklü bir iyonosfer vardır ve ikisi arasında yüklü bir kapasitör oluşur. Aralarındaki voltaj yaklaşık 300KV'dir ve alan gücü üstte pozitif, altta negatiftir.

Yerdeki su buharı içeren hava, sıcak yer tarafından ısıtılıp yükseldiğinde veya daha sıcak nemli hava soğuk hava ile karşılaştığında ve kaldırıldığında yukarı doğru bir hava akımı oluşur. Bu su buharları yükseldiğinde, sıcaklık kademeli olarak düşerek yağmur damlaları ve dolu (hidroidler olarak adlandırılır) oluşturur. Bu hidroidler, dünyanın elektrostatik alanının etkisi altında polarize olur ve üstte negatif yükler, altta pozitif yükler bulunur. Yerçekimi etkisi altında bulut damlacıklarından ve buz kristallerinden (bu ikisine bulut parçacıkları denir) daha hızlı düşerler. Polarize hidroidler düşerken bulut parçacıklarıyla çarpışır. Çarpışmanın sonucunda bulut parçacıklarının bir kısmı hidroidler tarafından yakalanarak hidroidlerin hacmi artarken, diğer kısmı yakalanmaz ve geri sıçrar. Geri sıçrayan bulut parçacıkları hidroidlerin ön tarafındaki pozitif yükün bir kısmını alarak hidroidleri negatif yüklü hale getirir.

Suda oluşan nesneler hızla düşerken, bulut parçacıkları yavaş düşer, böylece pozitif ve negatif yüklü parçacıklar kademeli olarak ayrılır (buna yerçekimi ayrımı denir). Bir yukarı akımla karşılaşırlarsa, bulut parçacıkları yükselmeye devam eder ve ayrılma etkisi daha belirgin hale gelir. Son olarak, pozitif yüklü bulut parçacıkları bulutun üst kısmında oluşurken, negatif yüklü sudan oluşan nesneler bulutun alt kısmındadır veya negatif yüklü sudan oluşan nesneler yağmur veya dolu şeklinde yere düşer. Aşağıda açıklanan yüklü bulut tabakası oluştuğunda, gök gürültüsü bulutu uzay elektrik alanı oluşur. Uzay elektrik alanının yönü, yer ile iyonosfer arasındaki elektrik alanının yönü ile tutarlıdır, her ikisi de üstte pozitif ve altta negatiftir, böylece atmosferin elektrik alan şiddetini güçlendirir ve atmosferdeki sudan oluşan nesnelerin polarizasyonunu daha şiddetli hale getirir. Yukarı akımların varlığında, yerçekimi ayırma etkisi daha da yoğunlaşır ve gök gürültüsü bulutunun daha hızlı gelişmesine neden olur.

Yukarıdaki analizden, gök gürültülü bulutların her zaman üst katmanda pozitif yüklere, alt katmanda ise negatif yüklere sahip olduğu anlaşılmaktadır. Aslında, hava akışı sadece yukarı ve aşağı hareket etmez, daha karmaşık hareketler vardır. Bu nedenle, gök gürültülü bulut yüklerinin dağılımı yukarıda belirtilenlerden çok daha karmaşıktır. Bilim insanlarının test sonuçları, dünyaya yıldırım düştüğünde, negatif yüklerin çoğunun gök gürültülü buluttan dünyaya boşaldığını ve birkaçının da gök gürültülü bulutta pozitif yük olduğunu göstermektedir. Bir gök gürültülü bulutta birden fazla yıldırım düşmesi durumunda, son yıldırım düşmesi genellikle gök gürültülü buluttaki dünyaya boşalmış pozitif yüktür. Gözlemler, dünyaya pozitif yüklerin boşaldığı yıldırım düşmelerinin özellikle şiddetli göründüğünü göstermiştir.

Çarpışma Endüksiyon Hipotezi (Workman-Reynolds Hipotezi)

Buz kristali-tane çarpışması : Fırtına bulutlarında, aşırı soğumuş su damlacıklarını (sıcaklığı 0°C'nin altında ama donmamış) taşıyan yukarı doğru gelen hava akımları buz kristalleri ve graupel (çapı yaklaşık 1 ila 5 mm olan dolu embriyoları) ile çarpışır.

Yüzey suyu filminin etkisi : Çarpışma anında, dolu tanesinin yüzeyi sürtünmeden dolayı ısınır ve son derece ince (yaklaşık nanometre kalınlığında) bir sıvı su filmi oluşur.

Ücret transferi :Su filmindeki negatif iyonlar (Cl⁻, HCO₃⁻ gibi) graupel tarafından adsorbe edilir, bu da graupelin negatif yüklenmesine ve buz kristallerinin pozitif yüklenmesine neden olur.

Yerçekimi sıralama :Hafif pozitif yüklü buz kristalleri yükselen hava akımları tarafından bulut tepesine (10-15 km yükseklik) taşınırken, daha ağır negatif yüklü graupel bulut tabanına (5-8 km yükseklik) yerleşerek yük tabakalaşması oluşturur.

Sıcak etiketler: yıldırım koruma cihazı ; yıldırım aşırı gerilim koruma cihazı