رعد و برق چگونه به وجود می آید

شرایط مورد نیاز برای تولید صاعقه مدتی است که شناخته شده است. با این حال، چگونگی شکل گیری صاعقه هرگز تأیید نشده است، بنابراین جای بحث وجود دارد.

رعد و برق چگونه به وجود می آید
رعد و برق چگونه به وجود می آید
رعد و برق چگونه به وجود می آید

تئوری های پیشرو بر جداسازی بار الکتریکی و تولید میدان الکتریکی در یک طوفان تندری تمرکز دارند. مطالعات اخیر همچنین نشان می دهد که یخ، تگرگ و قطرات آب نیمه یخ زده برای توسعه رعد و برق ضروری هستند. طوفان هایی که قادر به تولید مقادیر زیادی یخ نیستند، معمولاً رعد و برق تولید نمی کنند.

پیش بینی زمان و مکان برخورد صاعقه هنوز امکان پذیر نیست و به احتمال زیاد هرگز نخواهد بود. اما با آموزش خود در مورد رعد و برق و یادگیری برخی از قوانین اولیه ایمنی، شما، خانواده و دوستانتان می توانید از قرار گرفتن بی مورد در معرض خطرات یکی از دمدمی مزاج ترین و غیرقابل پیش بینی ترین نیروهای طبیعت اجتناب کنید.

بارهای جدا شده در طوفان تندری
بارهای جدا شده در طوفان تندری
بارهای جدا شده در طوفان تندری

جداسازی شارژ

رعد و برق ها محیط های بسیار متلاطمی دارند. جریان های صعودی و نزولی قوی منظم و در مجاورت یکدیگر رخ می دهند. جریان های صعودی قطرات کوچک آب مایع را از نواحی پایین طوفان به ارتفاعات بین 35000 تا 70000 فوت، مایل ها بالاتر از سطح یخبندان منتقل می کند.

در همین حال، جریان های پایینی تگرگ و یخ را از مناطق یخ زده بالای طوفان منتقل می کند. وقتی اینها با هم برخورد می کنند، قطرات آب منجمد می شوند و گرما آزاد می کنند. این گرما به نوبه خود سطح تگرگ و یخ را کمی گرمتر از محیط اطراف خود نگه می دارد و "تگرگ نرم" یا "گروپل" تشکیل می شود.

هنگامی که این گروپل با قطرات آب و ذرات یخ اضافی برخورد می کند، یک پدیده حیاتی رخ می دهد: الکترون ها از ذرات صعودی بریده می شوند و روی ذرات نزولی جمع می شوند. از آنجایی که الکترون ها بار منفی دارند، نتیجه یک ابر طوفانی با پایه بار منفی و بالای بار مثبت است.

تولید میدان

میدان الکتریکی در یک طوفان
میدان الکتریکی در یک طوفان
میدان الکتریکی در یک طوفان 

در دنیای الکتریسیته، اضداد جذب و عایق ها مهار می شوند. هنگامی که بارهای مثبت و منفی در ابر شروع به جدا شدن می کنند، یک میدان الکتریکی بین بالا و پایه آن ایجاد می شود. جداسازی بیشتر این بارها در حوضچه هایی از مناطق مثبت و منفی منجر به تقویت میدان الکتریکی می شود.

با این حال، اتمسفر عایق بسیار خوبی است که جریان الکتریکی را مهار می‌کند، بنابراین قبل از وقوع رعد و برق، مقدار زیادی بار باید ایجاد شود. با رسیدن به آستانه بار، قدرت میدان الکتریکی بر خواص عایق جو غلبه می کند و رعد و برق ایجاد می شود.

میدان الکتریکی درون طوفان تنها میدانی نیست که ایجاد می شود. در زیر پایه طوفان با بار منفی، بار مثبت در سطح زمین شروع به جمع شدن می کند.

این بار مثبت طوفان را هر کجا که برود سایه می اندازد و مسئول رعد و برق ابر به زمین است. با این حال، میدان الکتریکی درون طوفان بسیار قوی تر از میدان الکتریکی بین پایه طوفان و سطح زمین است، بنابراین بیشتر رعد و برق (~75-80٪) در خود ابر طوفان رخ می دهد.

چگونه رعد و برق بین ابر و زمین ایجاد می شود

کانال رعد و برق توسعه می یابد
کانال رعد و برق توسعه می یابد
کانال رعد و برق توسعه می یابد
Image for post
Image for post

 

Image for post
Image for post

یک رعد و برق متحرک حوضچه دیگری از ذرات باردار مثبت را در امتداد زمین جمع می کند که همراه با طوفان حرکت می کنند (تصویر 1).

با ادامه افزایش اختلاف بارها، ذرات دارای بار مثبت از اجسام بلندتری مانند درختان، خانه ها و تیرهای تلفن بالا می آیند.

یک کانال بار منفی به نام "رهبر پله ای" از پایین طوفان به سمت زمین فرود می آید (تصویر 2).

برای چشم انسان نامرئی است و در یک سری مراحل سریع به زمین شلیک می کند که هر کدام در زمان کمتری نسبت به پلک زدن شما انجام می شود. با نزدیک شدن رهبر منفی به زمین، بار مثبت در زمین و اجسام روی زمین جمع می شود.

این بار مثبت با کانال خود به بار منفی نزدیک به بار می رسد که به آن "استریمر" می گویند (تصویر 3).

هنگامی که این کانال ها به هم متصل می شوند، انتقال الکتریکی حاصل آن چیزی است که ما به عنوان رعد و برق می بینیم. پس از رعد و برق اولیه، اگر شارژ کافی باقی بماند، ضربات رعد و برق اضافی از همان کانال استفاده می کند و ظاهر سوسو زدن را به پیچ می دهد.

اجسام بلند مانند درختان و آسمان خراش ها معمولاً توسط رعد و برق مورد اصابت قرار می گیرند. کوه ها نیز اهداف خوبی می سازند. دلیل این امر این است که نوک آنها به پایه ابر طوفانی نزدیکتر است.

به یاد داشته باشید، جو یک عایق الکتریکی خوب است. هر چه رعد و برق باید مسافت کمتری را بسوزاند، برخورد آن آسانتر است.

با این حال، این همیشه به این معنی نیست که اشیاء بلند مورد اصابت قرار می گیرند. همه چیز بستگی به محل جمع شدن هزینه ها دارد. صاعقه می تواند در یک زمین باز به زمین برخورد کند حتی اگر خط درخت نزدیک باشد