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 1500 تا 2000 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 مجموعة 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 10 تا 100 میلیون ولت میرسد و میدان الکتریکی حاصل از چنین اختلاف پتانسیلی میتواند هوا را با اینکه در حالت عادی نارساناست 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 0.0001 ثانیه جریان وحشتناکی در حدود 30 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 10 میلیون ولت ، توان گرمایی در حدود 100 میلیارد وات دارد و میتواند گرمایی در حدود 10 میلیون ژول ایجاد کند ؛ این گرما باعث میشود دمای هوا در مسیر آذرخش به 30 هزار درجه سانتی گراد برسد ، که این تغییر ناگهانی دما (از حدود 300 کلوین به 300 هزار کلوین) حجم هوا را 100 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 10 تا 30 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 .