رعد و برق چیست
علمی و تکنولوژی › جهان هستی
- 97/08/27
آذرخش الکتریسیته است. برق در جریانات هوایی بالا و پایین قوی داخل ابرهای کومولونیمبوس* تاریک شکل می گیرد. در این شرایط قطرات آب، تگرگ و کریستال های یخ با یکدیگر برخورد می کنند. دانشمندان عقیده دارند که این برخوردها بارهای الکتریکی را در ابر به وجود می آورد. بارهای الکتریکی منفی و مثبت در ابر از یکدیگر جدا می شوند. بارهای منفی به بخش پایین تر ابر سقوط می کنند و بارهای مثبت در بخش های میانی و بالاتر می مانند. موقعی که اختلاف بارها به قدر کافی بزرگ می شود، یک جریان الکتریسیته از ابر به پایین و به زمین جریان پیدا می کند یا از یک بخش ابر به بخش دیگر یا از یک ابر به ابر دیگر جریان می یابددر یک نمونه آذرخش، بارهای منفی جریان رو به پایین دارند و موقعی که بارهای مثبت هم از روی زمین رو به بالا خیز برمی دارند تا به آنها برخورد کنند، مسیر رو به پایین برای بارهای منفی ناهموار می شود و بنابراین ناگهان آسمان با یک برق آذرخش درخشان روشن می شود. به خاطر همین، چشمان ما به اشتباه می بیند که برق از ابر پایین می آید، درحالی که واقعیت این است که نور از زمین به بالا سفر می کند. در بعضی از موارد، بارهای مثبت از توفان های رعد و برقی شدید یا از سندان* که درست در نوک یک ابر توفانی رعد و برق دار است به زمین می آید. فرایند کامل کمتر از یک میلیونیوم یک ثانیه طول می کشد
چگونگی تشکیل رعد و برق
بر اثر برخورد ابرهای دارای بارهای غیر همنام ، واکنشهای الکتریکی شدیدی به صورت نور و صدای شدید بنام صاعقه یا رعد و برق تولید میگردد و براساس مطالعات به عمل آمده توسط متخصصین تعداد رعد و برق در هر لحظه در سراسر دنیا بین 1500 تا 2000 بار می باشد
این پدیده یک تخلیه ی الکتریکی شدید و بسیار سریع در هواست و همین تخلیه الکتریکی است که نور و صدا تولید میکند ؛ در هنگام رعد و برق ، برق در جریانات هوایی ِبالا و پایین ِقوی داخل ابرهایی موسوم به کومولونیمبوس تاریک شکل می گیرد ؛ در این شرایط قطرات آب ، تگرگ و کریستال های یخ با یکدیگر برخورد می کنند ، دانشمندان عقیده دارند که این برخوردها بارهای الکتریکی را در ابر به وجود می آورد ؛ بارهای الکتریکی منفی و مثبت در ابر از یکدیگر جدا می شوند ، بارهای منفی به بخش پایین تر ابر سقوط می کنند و بارهای مثبت در بخش های میانی و بالاتر می مانند ، موقعی که اختلاف بارها به قدر کافی بزرگ می شود ، یک جریان الکتریسیته از ابر به پایین و به زمین جریان پیدا می کند یا از یک بخش ابر به بخش دیگر یا از یک ابر به ابر دیگر جریان می یابد ، که این بار معمولا مثبت و روی سطح زمین بار منفی القا میکند و به این ترتیب مجموعة ابر، هوا و زمین به یک خازن بسیار بزرگ تبدیل میشود که لحظه به لحظه بار آن بیشتر میشود و بنابراین اختلاف پتانسیل دو قطب آن افزایش پیدا میکند ، بالاخره مقدار این بار الکتریکی آنقدر زیاد میشود که اختلاف پتانسیل بین ابر و زمین به 10 تا 100 میلیون ولت میرسد و میدان الکتریکی حاصل از چنین اختلاف پتانسیلی میتواند هوا را با اینکه در حالت عادی نا رسانا ست در یک سیر خاص یونیزه و آنرا به رسانا تبدیل میکند و به محض اینکه چنین سیری از مولکولهای یونیزه رسانا از ابر تا زمین ایجاد شود بارهای الکتریکی به طرف هم حرکت میکنند و در عرض 0.0001 ثانیه جریان وحشتناکی در حدود 30 هزار آمپر از هوای یونیزه میگذرد
اما هر جریانی ضمن عبور از ماده با مقاومت اتمهای آن روبرو میشود و این مقاومت بخشی از انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل میکند . با استفاده از اصول اولیه الکترومغناطیس میتوانید تخمین بزنید این جریان در ولتاژ 10 میلیون ولت ، توان گرمایی در حدود 100 میلیارد وات دارد و میتواند گرمایی در حدود 10 میلیون ژول ایجاد کند ؛ این گرما باعث میشود دمای هوا در مسیر آذرخش به 30 هزار درجه سانتی گراد برسد ، که این تغییر ناگهانی دما (از حدود 300 کلوین به 300 هزار کلوین) حجم هوا را 100 برابر میکند و این یعنی یک انفجارِ واقعیِ انبساطِ سریع و شدید هوا ، که یک موج ضربتی(shock wave) در هوای اطراف ایجاد میکند و امواجی را با فشار بین 10 تا 30 اتمسفر بوجود میآورد ، که با سرعت صوت و به شکل تندر یا رعد به گوش ما میرسد ، اما گرمای ایجاد شده غیر از انبساط بلاهای دیگری هم سر مولکولهای هوا میاورد ، جریان شدیدی که از هوا میگذرد ، آن را گرم میکند و به تابش وا میدارد و تابشی است که یک مسیر نورانی بین ابر و زمین ایجاد میکند
انواع آذرخش
آذرخش داخل ابر
عمومی ترین نوع آذرخش است. این برق بین مراکز بارهای منفی و بارهای مثبت و در داخل توفان های همراه با رعد و برق سفر می کند
آذرخش ابر به زمین
این برق از یک ابر توفانی همراه با رعد و برق به زمین می رسد
آذرخش ابر به ابر
یک حادثه نادر است و برقی است که از یک ابر به ابر دیگر سفر می کند
آذرخش ورقه ای
این برق در داخل یک ابر به وجود می آید و مثل یک ورقه نور می دهد
آذرخش نواری
این برق موقعی به وجود می آید که از پهلو به یک آذرخش ابر به زمین باد می وزد و آنها به صورت دو آذرخش همانند کنار هم ظاهر می شوند
آذرخش دانه تسبیحی
همچنین “آذرخش زنجیره ای” نامیده می شود، این موقعی است که آذرخش به صورت قطعه قطعه ظاهر می شود و این به خاطر روشنایی متفاوت یا به خاطر بخش هایی از آذرخش است که به وسیله ابرها پوشانده می شوند
آذرخش توپی
به ندرت دیده می شود. این نوری به شکل و اندازه میوه گریپفروت است و تنها چند ثانیه به طول می انجامد
آذرخشی از آسمان آبی
یک برق آذرخش از یک توفان رعد و برقی دوردست است که به نظر می رسد از آسمان آبی شفاف آمده، اما درواقع از سر یا گوشه یک توفان رعد و برقی که چند کیلومتر دورتر است آمده است
هنگام آذرخش باید
فعالیت‌های بیرون خانه را متوقف کنید
در زمان وقوع رعد و برق از منزل خارج نشوید
در صورتی که در اتومبیل هستید، در محل مطمئن توقف کنید، موتور را خاموش کنید و آنتن ماشین را پایین بکشید
داخل ساختمان یا خودروی سقف‌دار بمانید
بدنه فولادی یک خودروی سقف‌دار به شرطی که فلز آن را لمس نکنید از شما به خوبی محافظت میکند
از درختان تپه‌ها، دیرک‌ها، سیم برق هوایی، لوله‌های فلزی و آب دور شوید
هنگام صاعقه میتوانید، به داخل ساختمان یا ایستگاه ترن زیرزمینی و مترو بروید
از رفتن به حمام و دوش گرفتن بپرهیزید چون ممکن است لوازم حمام باعث انتقال جریان الکتریسته شوند
تنها در مواقع اورژانسی آن هم در صورت امکان از تلفن بی‌سیم استفاده کنید
دو شاخه تمام وسایل برقی مثل رایانه را از برق خارج کنید، هواکش را خاموش کنید، به خاطر داشته باشید برق ناشی از رعد و برق میتواند باعث بروز صدمات جدی شود
از قرار گرفتن در آلونک یا ساختمان‌های تک و منفرد در فضای باز خودداری کنید
از نزدیک شدن به هر وسیله فلزی مثل تراکتور، تجهیزات کشاورزی، موتورسیکلت و دوچرخه پرهیز کنید
اگر در محوطه جنگل هستید، سرپناهی در کنار درختان کوتاه و تنومند بیابید و هرگز زیر درختان بلند نروید
اگر در فضای باز هستید، در صورت امکان به حالت خمیده و در دره‌های تنگ و عمیق پناه بگیرید، مراقب سیل‌های ناگهانی باشید
به یاد داشته باشید که چنانچه در هنگام رعد و برق موهایتان سیخ شد، نشانه نزدیکی برخورد جریان رعد و برق است
به صورت چمباتمه روی زمین بنشینید، دست‌ها را روی گوش‌ها و سر را بین زانوها قرار دهید، تماس خود را با زمین به حداقل برسانید، به هیچ وجه روی زمین دراز نکشید
