Teori Emisi Pengalir Awal (Early Streamer Emission/ESE)
Teori emisi pengalir awal yang kontroversial menyatakan bahwa jika penangkal petir memiliki suatu mekanisme yang menghasilkan ionisasi di dekat ujungnya, maka area tangkapan petir dapat sangat meningkat. Pertama-tama, sejumlah kecil isotop radioaktif (radium-226 atau americium-241) digunakan sebagai sumber ionisasi antara tahun 1930 dan 1980, kemudian diganti dengan berbagai alat listrik dan elektronik. Sesuai dengan paten awal, karena sebagian besar potensi tanah pelindung petir dinaikkan, maka jarak jalur dari sumber ke lokasi tanah yang dinaikkan menjadi lebih pendek, sehingga menciptakan suatu area yang lebih kuat (diukur dalam volt per jarak satuan) dan bangunan tersebut menjadi lebih rentan terhadap ionisasi dan kerusakan.
AFNOR, badan standarisasi nasional Perancis, mengeluarkan sebuah standar, yakni NF C 17-102, yang mencakup teknologi ini. NFPA juga menginvestigasi subjek dan mengusung proposal untuk dikeluarkannya standar yang sama di Amerika Serikat. Pada awanya, panel pihak ketiga NFPA yang independen menyatakan bahwa "teknologi perlindungan petir [Emisi Pengalir Awal] muncul sebagai perlindungan teknis” dan bahwa ada “dasar teoritis yang memadai untuk konsep dan desain terminal udara [Emisi Pengalir Awal] dari sudat pandang fisik ".
Bagaimana cara kerja penangkal petir ESE?
Ketika petir menyambar, suatu medan listrik selalu diciptakan di aras dasar dan intensitasnya terus meningkat saat «pelepasan lidah petir ke bawah» makin mendekat. Pada saat telah mencapai tingkat tertentu – antara 50 dan 100 kV/m – efek Korona, yang secara alamiah berkembang di bagian atas bangunan yang tinggi, memungkinkan terjadinya lucutan – yang disebut dengan pelepasan lidah petir ke atas – yang bergerak naik ke awan (lihat bagian sebelumnya tentang fenomena petir).
Posisi jalur terionisasi yang akan memungkinkan mengalirnya arus petir ditentukan oleh tempat kontak pelepasan lidah petir ke atas dengan pelepasan lidah petir ke bawah yang pertama dari awan. Semakin cepat lucutan naik (pelepasan lidah petir ke atas) meninggalkan penangkal petir untuk bergerak menuju awan, maka semakin cepat pula geraknya untuk lebih mendekati pelepasan lidah petir ke bawah dan semakin besar peluang kontak keduanya sebelum terjadinya lucutan naik lainnya dari tempat tinggi yang terdekat. Selanjutnya, akan terlihat lokasi mula pelepasan lidah petir ke atas yang pertama yang menentukan titip dampak petir pada permukaan bumi. Penangkal petir emisi pengalir awal dirancang untuk memberikan kondisi yang optimal bagi pembentukan lucutan naik ini. Menyangkut ihwal tersebut, kondisi-kondisi di bawah ini penting untuk diperhatikan:
• Adanya elektron primer di bagian atas batang penangkal; elektron ini, yang dilepaskan dalam bentuk plasma, mendorong pembentukan lucutan naik.
• Plasma terionisasi yang dibentuk pada waktu yang tepat ketika petir akan menyambar, dengan kata lain, seiring dengan medan listrik naik di permukaan bumi.
Petir adalah lucutan elektrik yang terjadi saat hujan badai. Petir dapat dilihat dalam bentuk goresan (atau larikan) bercahaya dari langit. Petir terjadi ketika muatan listrik dibangun di dalam awan dikarenakan listrik statis yang dihasilkan oleh tetesan air teramat dingin yang berbenturan dengan kristal es di dekat tingkat beku. Ketika muatan yang cukup besar terbangun, maka lucutan besar akan terjadi dan terlihat sebagai petir.
Suhu larikan petir bisa lima kali lebih panas dibanding permukaan matahari. Meskipun petir teramat panas, durasinya pendek dan 90% dari korban sambarannya dapat bertahan. Bertentangan dengan kebanyakan pendapat bahwa petir tidak menyambar dua kali di tempat yang sama, sejumlah orang bahkan pernah disambar petir lebih dari tiga kali, dan gedung pencakar langit seperti Empire State Building telah berkali-kali disambar petir dalam badai yang sama.
Suara gemuruh keras yang terdengar adalah udara yang sangat panas di sekeliling kilatan petir yang berkembang pada kecepatan suara. Karena perjalanan suara jauh lebih perlahan disbanding cahaya, maka kilatan akan terlihat terlebih dahulu sebelum suara gemuruh, meskipun keduanya terjadi secara bersamaan.
Berikut ini beberapa jenis petir:
• Petir dalam awan adalah yang paling umum terjadi. Petir ini berada di dalam awan dan kadangkala disebut dengan petir dalam awan atau tak bercabang.
• Petir dari awan ke permukaan bumi terjadi ketika larikan petir dari awan langsung menghantam ke permukaan bumi. Bentuk ini memiliki ancaman paling besar bagi nyawa manusia dan harta benda mereka.
• Petir dari permukaan bumi ke awan terjadi ketika larikan petir disebabkan dari permukaan bumi ke awan.
• Petir antar awan jarang terlihat dan dapat terjadi ketika larikan petir menyambar dari satu awan ke awan yang lain.
• Petir bola amat jarang ditemui dan memiliki sejumlah penjelasan hipotesis. Petir ini akan terlihat berupa bola dalam radius 15 hingga kali 50 sentimeter.[86]
• Petir dari udara ke awan terjadi ketika petir dari awan menghantam udara dalam muatan yang berbeda.[87]
• Petir kering adalah penamaan keliru yang merujuk pada hujan badai yang pengendapannya tidak mencapai permukaan bumi.
• Petir panas mengacu pada kilatan petir yang terlihat dari horison yang tidak memiliki suara guntur yang mengiringinya.[88]
• Petir atmosfer atas terjadi di atas awan kumulonimbus.
• Petir udara terang digunakan secara luas untuk menggambarkan petir yang terjadi tanpa awan yang nyata kentara cukup dekat untuk menghasilkannya.
Di Amerika Serikat dan Pegunungan berbatu di Kanada, hujan badai dapat berdekatan dengan lembah dan tidak dapat diamati (secara visual maupun audio) dari lembah di mana larikan petir menyambar. Area pegunungan di Eropa dan Asia juga mengalami kejadian yang sama. Selain itu, di area-area lapang di mana sel badai dekat dengan horizon (dalam jarak 26 km atau 16 mi), hantaman petir tetap dapat terjadi, dan saat badai menjauh, hantamannya disebut sebagai udara terang.
Energi
Dalam hujan badai yang umum, hampir 5×108 kg uap air terangkat, dan sejumlah energi terlepas ketikan kondensasinya mencapai 1015 joule. Hal ini juga terjadi saat pelepasan besaran energi dalam siklus tropis, dan lebih banyak energi yang dilepaskan daripada ledakan bom atom di Hiroshima, Jepang pada tahun 1945.
Mitologi
Peristiwa hujan badai begitu kuat mempengaruhi banyak peradaban awal. Yunani meyakini bahwa hujan badai menandakan peperangan Zeus, yang melontarkan petir tempaan Hephaestus. Beberapa suku Indian Amerika menghubungkann hujan badai dengan burung raksasa (Thunderbird), yang mereka percayai sebagai pengabdi Roh Agung.[95] Penduduk Nordik menganggap hujan badai terjadi ketika Thor bertempur dengan Jötnar, di mana terlihat petir dan badai sebagai akibat dari serangan-serangannya yang menggunakan palu Mjölnir. Hinduisme mengakui Indra sebagai dewa hujan dan badai. Doktrin umat Kristen menerima pandangan dalam karya asli Aristotle, yang disebut dengan Meteorologika, di mana angina disebabkan oleh hembusan dari Bumi dan badai menakutkan tersebut merupakan ciptaan Tuhan. Pandangan-pandangan ini masih dalam arus utama hingga akhir abad kedelapan belas.
