فیزیکدونی/ رعد و برق را بهتر بشناسید

هوپا/ بر اثر برخورد ابرهاي داراي بارهاي غير همنام ، واکنش‎هاي الکتريکي شديدي به صورت نور و صداي شديد بنام صاعقه يا رعد و برق توليد مي‎گردد و براساس مطالعات به عمل آمده توسط متخصصين تعداد رعد و برق در هر لحظه در سراسر دنيا بين 1500 تا 2000 بار مي‎باشد . اين پديده يک تخليه ي الکتريکي شديد و بسيار سريع در هواست و همين تخليه الکتريکي است که نور و صدا توليد ميکند ؛ در هنگام رعد و برق ، برق در جريانات هوايي ِبالا و پايين ِقوي داخل ابرهايي موسوم به کومولونيمبوس تاريک شکل مي گيرد ؛ در اين شرايط قطرات آب ، تگرگ و کريستال هاي يخ با يکديگر برخورد مي کنند ، دانشمندان عقيده دارند که اين برخوردها بارهاي الکتريکي را در ابر به وجود مي آورد ؛ بارهاي الکتريکي منفي و مثبت در ابر از يکديگر جدا مي شوند ، بارهاي منفي به بخش پايين تر ابر سقوط مي کنند و بارهاي مثبت در بخش هاي مياني و بالاتر مي مانند ، موقعي که اختلاف بارها به قدر کافي بزرگ مي شود ، يک جريان الکتريسيته از ابر به پايين و به زمين جريان پيدا مي کند يا از يک بخش ابر به بخش ديگر يا از يک ابر به ابر ديگر جريان مي يابد ، که اين بار معمولا مثبت و روي سطح زمين بار منفي القا ميکند و به اين ترتيب مجموعة ابر، هوا و زمين به يک خازن بسيار بزرگ تبديل ميشود که لحظه به لحظه بار آن بيشتر ميشود و بنابراين اختلاف پتانسيل دو قطب آن افزايش پيدا ميکند ، بالاخره مقدار اين بار الکتريکي آنقدر زياد ميشود که اختلاف پتانسيل بين ابر و زمين به 10 تا 100 ميليون ولت ميرسد و ميدان الکتريکي حاصل از چنين اختلاف پتانسيلي ميتواند هوا را با اينکه در حالت عادي نا رسانا ست در يک سير خاص يونيزه و آنرا به رسانا تبديل ميکند و به محض اينکه چنين سيري از مولکولهاي يونيزه رسانا از ابر تا زمين ايجاد شود بارهاي الکتريکي به طرف هم حرکت ميکنند و در عرض 0.0001 ثانيه جريان وحشتناکي در حدود 30 هزار آمپر از هواي يونيزه ميگذرد . اما هر جرياني ضمن عبور از ماده با مقاومت اتمهاي آن روبرو ميشود و اين مقاومت بخشي از انرژي الکتريکي را به گرما تبديل ميکند . با استفاده از اصول اوليه الکترومغناطيس ميتوانيد تخمين بزنيد اين جريان در ولتاژ 10 ميليون ولت ، توان گرمايي در حدود 100 ميليارد وات دارد و ميتواند گرمايي در حدود 10 ميليون ژول ايجاد کند ؛ اين گرما باعث ميشود دماي هوا در مسير آذرخش به 30 هزار درجه سانتي گراد برسد ، که اين تغيير ناگهاني دما (از حدود 300 کلوين به 300 هزار کلوين) حجم هوا را 100 برابر ميکند و اين يعني يک انفجارِ واقعيِ انبساطِ سريع و شديد هوا ، که يک موج ضربتي(shock wave) در هواي اطراف ايجاد ميکند و امواجي را با فشار بين 10 تا 30 اتمسفر بوجود مي‎آورد ، که با سرعت صوت و به شکل تندر يا رعد به گوش ما ميرسد ، اما گرماي ايجاد شده غير از انبساط بلاهاي ديگري هم سر مولکولهاي هوا مياورد ، جريان شديدي که از هوا ميگذرد ، آن را گرم ميکند و به تابش وا ميدارد و تابشي است که يک مسير نوراني بين ابر و زمين ايجاد مي کند .