رعد و برق

رعد و برق چیست و چگونه تولید می شود؟

  

رعد و برق، صاعقه یا اذرخش و الماسک چیست؟

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.

پیش از ایجاد رعدوبرق ابرها طی فرایندهایی بشدت باردار میشوند که این بار معمولا مثبت است, روی سطح زمین بار منفی القا میکند و به این ترتیب مجموعه ی ابر هوا و زمین به یک خازن بسیار بزرگ تبدیل میشود که لحظه به لحظه بارشان بیشتر میشود و بنابراین اختلاف پتانسیل دو قطب ان در حال افزایش است. بالاخره مقدار این بار الکتریکی انقدر زیاد میشود که اختلاف پتانسیل بین ابر و زمین به ۱۰ تا ۱۰۰ میلیون ولت میرسد.

میدان الکتریکی حاصل از چنین اختلاف پتانسیلی میتواند هوا را با اینکه در حالت عادی نارساناست در یک سیر خاص یونیزه و انرا به رسانا تبدیل میکند.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 یک ده هزارم ثانیه جریان وحشتناکی در حدود ۳۰ هزار امپر از هوای یونیزه میگذرد.اما هر جریانی ضمن عبور از ماده با مقاومت اتمهای ان 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 ۱۰ میلیون ولت توان گرمایی در حدود ۱۰۰ میلیارد وات دارد.چنین توانی حتی در مدت زمان ناچیز – یک ده هزارم ثانیه – میتواند گرمایی در حدود ۱۰ میلیون ژول ایجاد کند این گرما باعث میشود دمای هوا در مسیر اذرخش به ۳۰ هزار درجه سانتی گراد برسد اگر کمی با قوانین حاکم بر گازها اشنایی داشته باشید می بینید که این تغییر ناگهانی دما (از حدود ۳۰۰ کلوین به ۳۰۰ هزار کلوین) حجم هوا را ۱۰۰ برابر میکند و این یعنی یک انفجار واقعی انبساط سریع و شدید هوا یک موج ضربتی shock waveدر هوای اطراف ایجاد میکند که با سرعت صوت و به شکل تندر یا رعد به گوش شما میرسد.

این از بخش صوتی ماجرا,اما گرمای ایجاد شده غیر از انبساط بلاهای دیگری هم سر مولکولهای هوا میاورد.لامپ معمولی را به یاد بیاورید (لامپ نئون مثال بهتریست) یک جریان نه چندان زیاد از رشته تنگستن میگذرد و دمای ان را به بیش از ۲۰۰۰ درجه میرساند .این دما انرژی لازم برای بر انگیختگی اتمهای فلز را فراهم میکند.اتمها بر انگیخته میشوند و در بازگشت انرژی اضافی را به صورت فوتونهای نوری ازاد میکند و به این ترتیب رشته تنگستن روشن میشود.در اذرخش هم چیزی شبیه این ماجرا اتفاق می افتد:جریان شدیدی از هوا میگذرد ان را گرم میکند و به تابش وا میدارد و تابشی که یک مسیر نورانی بین ابر و زمین ایجاد میکند.حالا میتوانید تصور کنید اگر هوا نبود رعدوبرق به چه روزی می افتاد؟

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 ۱۵۰۰ تا ۲۰۰۰ بار می‎باشد .

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 مجموعه 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 ۱۰ تا ۱۰۰ 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 ۰.۰۰۰۱ ثانیه جریان وحشتناکی در حدود ۳۰ 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 ۱۰ میلیون ولت ، توان گرمایی در حدود ۱۰۰ میلیارد وات دارد و میتواند گرمایی در حدود ۱۰ میلیون ژول ایجاد کند ؛ این گرما باعث میشود دمای هوا در مسیر آذرخش به ۳۰ هزار درجه سانتی گراد برسد ، که این تغییر ناگهانی دما (از حدود ۳۰۰ کلوین به ۳۰۰ هزار کلوین) حجم هوا را ۱۰۰ 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 ۱۰ تا ۳۰ 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 .

آذرخش چیست؟

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 یابد.

در 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.

انواع آذرخش:

بعضی از انواع آذرخش ها عبارتند از:

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.

چه چیزی رعد را به وجود می آورد؟

برق های آذرخش بی نهایت داغ و با دمای ۳۰۰۰۰ تا ۵۰۰۰۰ درجه فارنهایت هستند. این دما داغ تر از دمای سطح خورشید است! موقعی که آذرخش به وجود می آید، ناگهان هوای اطراف آن هم بی نهایت گرم می شود و در همان آن منبسط می شود و یک موج لرزشی و تکان می فرستد که ما آن را به صورت انفجار صدا می شنویم. این رعد است. اگر شما نزدیک محل اصابت یک آذرخش باشید، صدای رعد را مثل صدای یک زمین لرزه تیز می شنوید. اگر آذرخش دور باشد، صداهای رعد بیشتر شبیه به یک غرش پایین است. مثل انعکاس امواج صدا و طنین صدا در دامنه کوه، ساختمان ها و درختان. بسته به مسیر باد و دما، شما ممکن است صدای رعد را از ۱۵ تا ۲۰ مایلی هم بشنوید.

تخمین زده می شود که در جهان در هر لحظه دوهزار توفان همراه با رعد و برق به وجود می آید.

قطر یک آذرخش رها شده در حدود نیم اینچ (هر اینچ ۵۴/۲ سانتی متر است) تا یک اینچ است، اما می تواند به پنج اینچ هم برسد. متوسط طول یک آذرخش رها شده از یک ابر تا زمین سه (هر مایل ۶۴/۱ کیلومتر است) تا چهار مایل است.

موقعی که آذرخش به یک ساحل شنی اصابت می کند، گرمای متراکم یک بخش کوچک از شن را به شیشه تبدیل می کند. این قطعات یخی شکل سنگ آذرخش نامیده می شوند.

یک آذرخش به این خاطر ممکن است به نظر سوسو بزند که در تقریباً همان لحظه چند برق رخ داده.

نور نه تنها می تواند در توفان های همراه با رعد و برق رخ دهد، بلکه همچنین در توفان های برف، توفان های شن، آتشفشان هایی که رو به بالا منفجر می شوند و در نتیجه انفجارهای هسته ای هم می تواند رخ دهد.

کومولونیمبوس:

نامی برای یک ابر بلند تاریک و توفانی همراه با رعد و برق که از ترکیب کلمات لاتین کومولوس به معنی توده و نیمبوس به معنی توفان همراه باران به وجود آمده است.

سندان:

اصطلاحاً نوک یک ابر کومولونیمبوس “سندان” نامیده می شود. زیرا که نوک این ابر شبیه به یک سندان است که آهنگر و کارگران آهنگری به آن چکش یا پتک می زنند تا فلز را خم کنند.

 

رعد و برق نوعی تخلیه الکتریکی است که در اثر انتقال الکتریسته ساکن بین دو ابر یا بین ابر و زمین ایجاد می‌شود که حالت دوم را عمدتا صاعقه می‌نامند و این تخلیه الکتریکی است که نور و صدای شدیدی تولید می‌کند.

مصدومان به واسطه برخورد صاعقه ممکن است، دچار اختلالات عصبی (کاهش سطح هوشیاری، فراموشی، تشنج، سوزن یا گزگز شدن انتهای دست و پا، لکنت زبان، خونریزی‌های مغزی و اغما)، اختلالات قلبی ـ عروقی (نامنظم شدن ضربان قلب و افزایش شدید فشار خون) و سوختگی شدید شوند.

 

افراد باید قبل از وقوع رعد و برق اقداماتی را انجام دهند که به شرح ذیل است:

درختان و شاخه‌های پوسیده و خشکی که در طول یک طوفان احتمال سقوط دارند و ممکن است باعث ایجاد خسارات مالی و جانی شوند را قطع کنید.

بعد از دیدن رعد و برق تا شنیدن غرش آسمان حداکثر تا عدد ۳۰ می‌توانید بشمرید و لذا فورا به داخل ساختمان بروید و تا ۳۰ دقیقه بعد از شنیدن صدای آخرین غرش نیز داخل خانه بمانید.

از در و پنجره و بخاری دیواری، شوفاژ و دیگر وسایلی که می‌توانند الکتریسته را از خود عبور دهند،‌ دور شوید.

به منظور جلوگیری از خطر آتش‌سوزی ناشی از صاعقه نسبت به نصب برق‌گیر در ساختمان‌های بلند اقدام کنید.

اشیای بیرون خانه که ممکن است به اطراف پرتاب شده و باعث ایجاد صدمه شوند را در محل مناسب قرار دهید.

پشت درها و درهای بیرونی را چفت کنید، سایبان‌ها و پرده‌ها را بکشید.

برای کسب خبر از مقامات محلی از دیوار باتری‌خور ترانزیستوری استفاده کنید.

از قرار گرفتن در مجاورت برق گیرهای طبیعی مثل درختان بلند و تنها در فضای باز خودداری کنید.

از قرار گرفتن در ارتفاعات، بالای تپه‌ها و سطح مراتع، ساحل و ماندن روی یک قایق شناور پرهیز کنید.

اگر در حال شنا کردن هستید، فورا از آب بیرون بیایید یا اگر روی قایق هستید سریعا به سمت ساحل برگردید.

اقدامات حین وقوع رعد و برق:

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.

 

اقدامات بعد از وقوع رعد و برق:

در صورت نیاز به کمک با اورژانس «۱۱۵»، آتش‌نشانی «۱۲۵»، جمعیت هلال احمر یا سایر سازمان‌های امدادی تماس بگیرید.

در صورت مواجهه با فرد مصدوم، فورا وضعیت تنفس و نبض وی را کنترل کنید در صورت قطع تنفس، سریعا تنفس مصنوعی به او دهید و در صورت عدم لمس نبض کاروتید در مصدوم، احیای قلبی ـ ریوی را انجام دهید.

محل ورود و خروج جریان الکتریسته را برای یافتن علائم سوختگی بررسی و پانسمان کنید، همچنین آسیب‌های وارده به سیستم‌ عصبی، شکستگی استخوان‌ها و از دست دادن بینایی و شنوایی در مصدوم را بررسی کنید.