رعد و برق

گردباد ویرانگری در شبه جزیره کریمه در کشور اوکراین در ۶ سپتامر رخ داد و گردباد که با بارش باران‌های شدید، ورزش باد‌های قوی و رعد و برق همراه بود موجب قطع برق و شکستن درختان شده و ویرانی‌هایی به بار آورد.

رعد و برق چگونه ایجاد می شود؟

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.

تخلیه ی الکتریکی

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.

https://fapool.ir/file/59998/?ref=sbargh.ir

خازن بسیار بزرگ

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 می تواند 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 می کنند و در عرض ۰٫۰۰۰۱ ثانیه جریان وحشتناکی در حدود ۳۰ هزار آمپر از هوای یونیزه می گذرد.

بر اثر برخورد ابرهای دارای بارهای غیر همنام، واکنش الکتریکی شدیدی بنام صاعقه ایجاد می شود

اما هر جریانی ضمن عبور از ماده با مقاومت اتمهای آن روبرو میشود و این مقاومت بخشی از انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل می کند. با استفاده از اصول اولیه الکترومغناطیس می توانید تخمین بزنید این جریان در ولتاژ ۱۰ میلیون ولت، توان گرمایی در حدود ۱۰۰ میلیارد وات دارد و می تواند گرمایی در حدود ۱۰ میلیون ژول ایجاد کند ؛ این گرما باعث می شود دمای هوا در مسیر آذرخش به ۳۰ هزار درجه سانتی گراد برسد.

https://fapool.ir/file/60341/?ref=sbargh.ir

یک انفجارِ واقعیِ

این تغییر ناگهانی دما (از حدود ۳۰۰ کلوین به ۳۰۰ هزار کلوین) حجم هوا را ۱۰۰ برابر می کند و این یعنی یک انفجارِ واقعیِ انبساطِ سریع و شدید هوا ، که یک موج ضربتی(shock wave) در هوای اطراف ایجاد می کند 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 می رسد، اما گرمای ایجاد شده غیر از انبساط بلاهای دیگری هم سر مولکولهای هوا می اورد ، جریان شدیدی که از هوا می گذرد ، آن را گرم میکند و به تابش وا میدارد و تابشی است که یک مسیر نورانی بین ابر و زمین ایجاد می کند.

https://fapool.ir/file/66217/?ref=sbargh.ir

https://fapool.ir/file/53748/?ref=sbargh.ir

https://fapool.ir/file/66347/?ref=sbargh.ir

https://fapool.ir/file/54554/?ref=sbargh.ir