بخشی از مقاله
صاعقه
نوری خیره کننده و صدایی مهیب و کوبنده; معمولا این ها تنها شاخصه هایی هستند که ما از پدیده ای به نام «صاعقه»، که حتما شما هم تا به حال به خاطر آن وحشتزده از خواب بیدار شده و یا اگر هم خواب نبوده اید، حسابی یکه خوردید، می شناسیم.
اسم هایی که ساکنان مناطق مختلف روی این پدیده گذاشته اند نیز اغلب برگرفته از همین دو محصول «صاعقه» است; مثلا شیرازی ها می گویند; «غره تراق»، تهرانی ها; «رعد و برق»، افغانی ها; «تانا»، اروپایی ها; «تندر»و... اما به راستی ماهیت اصلی این نورخیره کننده و صدای مهیب و کوبنده یا همان «صاعقه» چیست و چگونه رخ می دهد؟
در پاسخ به این سوال ها باید گفت که انسان ها در طول تاریخ، به دلیل عدم آگاهی علمی از پدیده های طبیعی، بعضا تعاریف عجیب و غریب و به اصطلاح امروزی خرافی بسیاری در این رابطه ها ارائه کرده اند، که درباره «صاعقه» نیز صدق می کند.
اما پاسخی که امروزه علم مدرن درباره این پدیده طبیعی به ما ارائه می کند، چنین است: «هنگام طوفان یا حرکت بادهای بزرگ، بار الکتریکی زیادی در ابرها ذخیره می شود و به اصطلاح ابرها باردار می شوند. بدین ترتیب ابر تبدیل به یک منبع انرژی بسیار عظیم می شود که بر فراز آسمان در حرکت است. این ذخیره انرژی آنقدر ادامه پیدا می کند تا ابر از انرژی الکتریکی اشباع شده و در اولین فرصت ممکن، انرژی خود را تخلیه می کند. معمولا بهترین محل برای این تخلیه زمین است، زیرا زمین آنقدر بزرگ است که هرگز از الکتریسیته اشباع نمی شود.
بنابراین ابر ابتدا هوای اطراف خود را با «یونیزه کردن» مستعد عبور جریان برق کرده، سپ
س انرژی خود را از میان هوای یونیزه شده عبور داده و در زمین تخلیه می کند. و بدین ترتیب وقتی بار الکتریکی انباشته شده در ابرها، تخلیه می شود و به صورت یک قوس الکتریکی به زمین برخورد می کند; صاعقه اتفاق می افتد.» «صاعقه»، یکی از قدرتمندترین، خطرناک ترین و عجیب ترین پدیده های طبیعی است
پدیده ای با میلیاردها «وات» انرژی و اثراتی متعدد و باورنکردنی مانند; تولید هزاران درجه حرارت، تولید گازهای مسموم، ایجاد امواج نیرومند و... «صاعقه»، ویژگی های منحصربفردی دارد که آنها را در هیچ رخداد طبیعی دیگری نمی توان یافت. ویژگی هایی که عمدتا از الکتریسیته خاص صاعقه نشات می گیرند. مهم ترین این خصوصیات عبارتند از: «ولتاژ صاعقه»، «جریان صاعقه»، «قدرت صاعقه»، «سرعت صاعقه» و «دفعات تکرار صاعقه.»
● ولتاژ صاعقه
«ولتاژ صاعقه»، معمولا بین ۱۰تا۲۰میلیون ولت در نوسان است و بعضا تا یکصدمیلیون ولت هم افزایش پیدا می کند. بزرگی این رقم وقتی بهتر درک می شود که آن را با برق شهر(۲۲۰ ولت) مقایسه می کنیم. به عبارت دیگر ولتا ژ صاعقه آنقدر زیاد است که می تواند بر مقاوت بسیار زیاد هوا در برابر عبور جریان برق، غلبه کرده و از آن بگذرد!
● جریان صاعقه
«جریان صاعقه»، در حدود ۱۰هزار آمپر شدت دارد. اما این مقدار همیشگی نیست و گاه تا ۲۰۰هزار آمپر هم می رسد.(کنتور منازل حداکثر ۲۵آمپر را از خود عبور می دهد(
ط قدرت صاعقه
«صاعقه» به طور معمول حدود ۱۰۰میلیارد وات انرژی تولید می کند! و می تواند این مقدار را تا ۱۶۰۰۰میلیارد وات نیز بالا ببرد! نیرویی که در هیچ کجای دیگر یافت نمی شود.
● سرعت صاعقه
«صاعقه» با تمام نیروی عظیم خود تنها در یک لحظه خود را از ابرهای آسمانی به زمین می رساند. مشاهدات و محاسبات دقیق سازمان فضایی آمریکا(ناسا) نشان می دهد که تخلیه الکتریکی ابرها معمولا در مدت زمانی کمتر از چندصدم تا چندهزارم ثانیه رخ می دهند. «صاعقه» گاه می تواند تا ۴۰هزارکیلومتر در ثانیه سرعت بگیرد! یعنی می تواند در یک ثانیه ۲۰بار مسیر رفت و برگشت تهران تا مشهد را طی کند.
● تکرار صاعقه در یک محدوده مشخص
وقتی در منطقه ای صاعقه روی می دهد، این احتمال هست که صاعقه چندین بار دیگر نیز به آن حوالی برخورد کند اما نمی توان تعداد دقیق آن را تعیین کرد. با این وجود می توان گفت در مناطق کویری و کوهستان های مرتفع، احتمال برخورد پی درپی صاعقه بیش از دیگر مناطق است.
همچنین برخی از نقاط کره زمین، صاعقه خیزتر از جاهای دیگر هستند. امروزه ماهواره های هواشناسی با عکسبرداری های دقیق و مداوم از تمام کره زمین، دفعات بروز صاعقه را در نواحی مختلف شمارش می کنند. این شمارش نشان می دهد که مناطق قطبی با میانگین ۳بار صاعقه در ساعت، کم ترین و رشته کوه آلپ با ۱۰۰۰صاعقه در ساعت، بیشترین آمار بروز صاعقه را دارد. مناطق هیمالیایی هم از جمله سرزمین های صاعقه خیز جهان محسوب می شوند. همچنین کوه های البرز در ایران و کوه های هندوکش در افغانستان نیز از مناطق پرصاعقه جهان هستند
● دیگر تولیدات صاعقه
صاعقه علاوه بر پیامدهای مشهودی چون نور و صدا، بسیاری تولیدات دیگر نیز دارد که برخی از آنها خطرناک و بعضی دیگر تنها پدیده هایی جالب توجه و عجیب هستند. از جمله تولیدات صاعقه می توان; حرارت، نور، صدا، موج، گاز، برق زمینی(ولتاژ گام)، خلا» و... را نام برد.
▪ حرارت: عبور جریان برق از هر جسمی حرارت تولید می کند، حال هرچه مقدار جریان برق و مقاومت آن جسم در برابر عبور جریان برق بیشتر باشد، حرارت تولید شده هم بیشتر است. «صاعقه» نیز هنگام شکافتن هوا و پس از آن، هنگام برخورد با زمین حرارت تولید می کند که با توجه به جریان هزاران آمپری آن، مقدار این گرما بسیار زیاد است.
«صاعقه» در زمان برخورد با زمین ۲۰۰هزار درجه سانتیگراد گرما تولید می کند. این مقدار حرارت می تواند یک آجر نسوز را ذوب کند! البته این رقم همیشه یکسان نیست و با توجه به جنس خاک، میزان رطوبت آن و سایر عواملی که مقاومت زمین را در برابر جریان برق، کم یا زیاد می کند متفاوت است.
در نظر داشته باشید که زمین در برابر جریان عادی برق بسیار مقاوم و کاملا عایق(نارسانا) است
و تنها جریان های فوق العاده زیادی مانند صاعقه می توانند از زمین عبور کنند. حرارت حاصل از صاعقه می تواند انسانی را در یک لحظه به ذغال تبدیل کند یا مشتی از خاک را با ذوب کردن به سنگ تبدیل کند و یا درخت تنومندی را به آتش بکشد.
▪ نور: همانطور که گفته شد صاعقه یک قوس الکتریکی یا به عبارت دیگر یک جرقه بسیار بزرگ است و با شکافتن ملکول های هوا نور تولید می کند. نوری که صاعقه تولید می کند از فاصله ۱۰۰کیلومتری قابل رویت است. این نور می تواند تا شعاع چند کیلومتری اطراف خود را روشن ک
رده و کسانی را که از نزدیک آن را ببینند به طور موقت یا دائم کور کند.
▪ صدا: صدا از پیامدهای همیشگی صاعقه است. این صدا بر اثر شکافته شدن هوا ایجاد می شود و در حقیقت صدای انفجار ناشی از برخورد صاعقه است. صدای صاعقه همیشه چند ثانیه پس از دیده شدن برق آن به گوش می رسد; علت این مساله بیشر بودن سرعت نور به نسبت سرعت صوت است. یعنی هرچند صدا و نور صاعقه همزمان تولید می شوند اما ما اول نور صاعقه(برق) را می بینیم، بعد صدای آن(رعد) را می شنویم. سرعت نور ۳۶۰هزار کیلومتر در ثانیه و سرعت صوت۳۳۰متر در ثانیه است.
▪ موج: همانطور که گفته شد صاعقه را می توان نوعی انفجار نیز محسوب کرد، خصوصا وقتی به زمین برخورد می کند. بنابراین صاعقه هم موج انفجار تولید می کند، موجی که گاه می تواند انسانی را به هوا پرتاب کند.
▪ گاز: شاید یکی از عجیب ترین پیامدهای صاعقه، تولید گاز باشد و بیشتر تعجب می کنید وقتی که بدانید این گاز «اوزون»است. همان گازی که با قرار گرفتن در لایه های بالایی جو، سدی در برابر تشعشعات زیان بار کیهانی ایجاد می کند. «اوزون»، در حقیقت همان اکسیژن است ولی به جای دو اتم، دارای سه اتم اکسیژن است. مولکول اکسیژن به علت مشکلات پیوندی نمی تواند به راحتی به صورت ۳ اتمی درآید و به همین دلیل مقدار گاز اوزون در طبیعت بسیار محدود است اما صاعقه اینکار را به زور و اجبار انجام می دهد و اتم های اکسیژن را سه به سه به هم پیوند می زند و «اوزون» تولید می کند. «اوزون» برخلاف اکسیژن یک گاز سمی است و تنفس آن می تواند خطرناک باشد.
برق زمینی(ولتاژگام): برق زمینی یا «ولتاژگام» یکی دیگر از عواقب خطرناک صاعقه است. برق زمینی، جریانی است که پس از وقوع صاعقه، برای لحظاتی در زمین باقی می ماند تا جذب زمین شده و یا تبدیل به گرما شود. «ولتاژگام» در زمین حرکت می کند اما مسیر حرکت مشخصی ندارد. معمولا قسمت عمده برق زمینی در اعماق فرومی رود اما اگر سطح زمین مرطوب، دارای
بستر سنگی یا پوشید از خاک مناسب یا علفزار باشد، ترجیح می دهد که روی سطح زمین و در جهات مختلف، حرکت کند. این پدیده را «ولتاژگام» می نامند زیرا با وارد کردن برق از راه گام های شخص(پاهای او)، باعث برق گرفتگی او می شود.
«ولتاژگام» تا شعاع چندین متر در اطراف محل اصابت صاعقه پراکنده شده و اشخاصی که در مسیر حرکت او قرار گرفته باشند را دچار برق گرفتگی می کند. اینکه ولتاژگام دقیقا چقدر برد دارد قابل محاسبه نیست و به میزان رسانایی خاک آن محل بستگی دارد ولی به ندرت دیده شده برق زمینی بیشتر از ۱۰۰متر در سطح زمین پیش برود. «ولتاژگام»، مختص صاعقه نیست و در حوادث صنعت برق، مواردی مانند افتادن کابل های فشار قوی برق بر روی زمین نیز ایجاد می شود. البته به طور حتم «ولتاژگام» ناشی از صاعقه بسیار قوی تر است.
آذرخش يا رعدوبرق يك تخليه ي الكتريكي شديد و بسيار سريع در هواست و همين تخليه الكتريكي است كه نور و صدا توليد ميكند.پيش از ايجاد رعدوبرق ابرها طي فرايندهايي بشدت باردار ميشوند كه اين بار معمولا مثبت است, روي سطح زمين بار منفي القا ميكند و به اين ترتيب مجموعه ي ابر هوا و زمين به يك خازن بسيار بزرگ تبديل ميشود كه لحظه به لحظه بارشان بيشتر ميشود و بنابراين اختلاف پتانسيل دو قطب ان در حال افزايش است. بالاخره مقدار اين بار الكتريكي انقدر زياد ميشود كه اختلاف پتانسيل بين ابر و زمين به 10 تا 100 ميليون ولت ميرسد.
ميدان الكتريكي حاصل از چنين اختلاف پتانسيلي ميتواند هوا را با اينكه در حالت عادي نارساناست در يك سير خاص يونيزه و انرا به رسانا تبديل ميكند.به محض اينكه چنين سيري از مولكولهاي يونيزه رسانا از ابر تا زمين ايجاد شود بارهاي الكتريكي به طرف هم حركت ميكنند و در عرض يك ده هزارم ثانيه جريان وحشتناكي در حدود 30 هزار امپر از هواي يونيزه ميگذرد.اما هر جرياني ضمن عبور از ماده با مقاومت اتمهاي ان روبرو ميشود و اين مقاومت بخشي از انرژي الكتريكي را به گرما تبديل ميكند. با استفاده از اصول اوليه الكترومغناطيس ميتوانيد تخمين بزنيد اين جريان در ولتاژ 10 ميليون ولت توان گرمايي در حدود 100 ميليارد وات دارد.چنين تواني حتي در مدت زمان ناچيز - يك ده هزارم ثانيه - ميتواند گرمايي در حدود 10 ميليون ژول ايجاد كند اين گرما باعث ميشود دماي هوا در مسير اذرخش به 30 هزار درجه سانتي گراد برسد اگر كمي با قوانين حاكم بر گازها اشنايي داشته باشيد مي بينيد كه اين تغيير ناگهاني دما (از حدود 300 كلوين به 300 هزار كلوين) حجم هوا را 100 برابر ميكند و اين يعني يك انفجار واقعي انبساط سريع و شديد هوا يك موج ضربتي shock waveدر هواي اطراف ايجاد ميكند كه با سرعت صوت و به شكل تندر يا رعد به گوش شما ميرسد.
اين از بخش صوتي ماجرا,اما گرماي ايجاد شده غير از انبساط بلاهاي ديگري هم سر مولكولهاي هوا مياورد.لامپ معمولي را به ياد بياوريد (لامپ نئون مثال بهتريست) يك جريان نه چندان زياد از رشته تنگستن ميگذرد و دماي ان را به بيش از 2000 درجه ميرساند .اين دما انرژي لازم براي بر انگيختگي اتمهاي فلز را فراهم ميكند.اتمها بر انگيخته ميشوند و در بازگشت انرژي اضافي را به
صورت فوتونهاي نوري ازاد ميكند و به اين ترتيب رشته تنگستن روشن ميشود.در اذرخش هم چيزي شبيه اين ماجرا اتفاق مي افتد:جريان شديدي از هوا ميگذرد ان را گرم ميكند و به تابش وا ميدارد و تابشي كه يك مسير نوراني بين ابر و زمين ايجاد ميكند.حالا ميتوانيد تصور كنيد اگر هوا نبود رعدوبرق به چه روزي مي افتاد؟
رعد و برق قادر است صدماتي جدي وارد آورد، ميتواند به راحتي انسان و يا حيوان را از پاي درآورد، زيرا از جريان الكتريكي بسيار بالايي برخوردار است كه مدت آن كم بوده ولي قدرت آن زياد است. براساس مطالعات و بررسيهاي به عمل آمده توسط متخصصين امر تعداد رعد و برق در هر لحظه در سراسر دنيا بين 1500 تا 2000 بار ميباشد. به عبار ديگر حدود 6000 جرقه الكتريكي در هر دقيقه در دنيا زده ميشود. يكي از خطرناكترين ورزشها كه برقزدگي را آسان ميكند، شنا در محيط باز است.
