هر آنچه باید در مورد آذرخش (صاعقه – رعد و برق) باید بدانید!
آذرخش ، صاعقه یا رعد و برق یک تخلیه الکترواستاتیک طبیعی است که طی آن دو ناحیه دارای بار الکتریکی در جو یا زمین به طور موقت از نظر بار الکتریکی برابر می شوند و باعث آزاد شدن فوری یک انرژی به میزان یک گیگاژول می شود.
رعد و برق یک تخلیه الکتریکی است که در اثر عدم تعادل الکتریکی بین ابرهای طوفانی یا درون خود ابرها ایجاد می شود. بیشتر رعد و برق ها در درون ابرها رخ می دهد در مقابل آذرخش یا صاعقه یک تخلیه الکتریکی قوی بین ابرها و زمین است.
این تخلیه ممکن است طیف وسیعی از تابش الکترومغناطیسی را ایجاد کند. رعد و برق معمولاً در هنگام طوفان و انواع دیگر سیستم های آب و هوایی پرانرژی رخ می دهد رعد و برق همچنین می تواند در هنگام فوران آتشفشان نیز رخ دهد. برای کسب اطلاعات بیشتر در رابطه با این پدیده جوی در ادامه مقاله با ما در نشریه جهان شیمی فیزیک همراه باشید.
آذرخش چگونه رخ می دهد؟
در هنگام طوفان ، برخورد ذرات باران ، یخ یا برف در داخل ابرهای طوفانی عدم تعادل الکتریکی بین ابرها و زمین را افزایش می دهد و اغلب قسمت های پایین ابر طوفانی را به طور منفی شارژ می کند. اشیاء روی زمین ، مانند دشت ها ، درختان و خود زمین در این شرایط بار مثبت می گیرند – این عدم تعادل باعث می شود که طبیعت با عبور جریان الکتریکی بین این دو بار به دنبال راهی برای تخلیه آن باشد.
آذرخش دمای بسیار بالایی دارد ، در واقع یک صاعقه می تواند هوای اطراف خود را تا دمای ۵ برابر سطح خورشید گرم کند. این گرما باعث می شود تا هوای اطراف به سرعت منبسط شده و دچار ارتعاش شود. این مسئله باعث تخلیه الکتریکی می شود که مدت کوتاهی پس از دیدن نور، صدای آنرا می شنویم.
انواع آذرخش یا رعد و برق
وقوع رعد و برق و صاعقه بین ابر و زمین یک پدیده رایج است – در هر ثانیه حدود ۱۰۰ آذرخش به زمین می رسد که قدرت آنها فوق العاده است و هر یک می توانند تا یک میلیارد ولت برق داشته باشد.
یک آذرخش معمولی از سمت ابر به زمین وقتی شروع می شود که یک سری بار منفی به شکل مرحله ای از قسمت پایین ابر طوفانی به سمت زمین و در امتداد کانالی که در هوا باز می شود با سرعت ۲۰۰۰۰۰ مایل در ساعت (۳۰۰۰۰۰ کیلومتر در ساعت) به سمت پایین حرکت می کند. طول هر یک از این کانال ها حدود ۱۵۰ فوت (۴۶ متر) است.
در پایین این پله در فاصله ۱۵۰ فوتی (۴۶ متر) یک جسم با بار مثبت قرار دارد که با یک موج صعود کننده الکتریسیته مثبت روبرو می شود ، که به آن جریان می گویند که می تواند از طریق یک ساختمان ، یک درخت یا حتی یک شخص در یک فضای باز ایجاد شود.
هنگام اتصال این دو ، جریان الکتریکی رخ می دهد زیرا بارهای منفی به سمت کانالی به سمت زمین پرواز می کنند و یک رعد و برق قابل مشاهده با سرعت ۲۰۰۰۰۰،۰۰۰ مایل در ساعت جریان برق را شکل رعد و برق انتقال می دهد.
بهتر است بدانید:
بطورکلی سه نوع اصلی رعد و برق بر اساس محل وقوع وجود دارد که شامل رعد و برق داخل یک ابر ، بین دو ابر یا بین ابر و زمین. بسیاری از انواع مشاهده ای دیگر شامل “رعد و برق گرمایی” است که از فاصله دور دیده می شوند اما صدایی از آنها شنیده نمی شود. رعد و برق خشک نوع دیگری از رعد و برق است که می تواند باعث آتش سوزی در جنگل شود و رعد و برق توپی که از نظر علمی بندرت مشاهده می شود. البته رعد و برق یک اصطلاح عمومی است و این پدیده ها در اصل آذرخش صاعقه هستند.
چگونه می توان فهمید که رعد و برق و آذرخش در این نزدیکی هست؟
اگر ابرهای تیره می بینید ، رعد و برق می تواند وجود داشته باشد ، اما بهترین کاری که می توانید انجام دهید گوش دادن به صدای رعد و برق است. اگر صدایی شنیدید باید به داخل خانه بروید یا سوار ماشین شوید. در این شرایط بهتر است بیرون نباشید چون صاعقه می تواند رخ دهد. اگر موهایتان سیخ شده یا پوست شما شروع به سوزن شدن می کند به معنای وجود بار الکتریکی در بدن شما است و ممکن است در معرض حمله صاعقه قرار بگیرید.
از چه فاصله ای می توان صاعقه را دید و صدای رعد و برق را شنید؟
بسته به ارتفاع ، وضوح هوا و پوشش ابر می توان صاعقه را تا ۱۰۰ مایلی دید. در مقایسه ، رعد و برق دارای دامنه بسیار کمتری برای تشخیص است – معمولاً کمتر از ۱۵ مایل در یک محیط آرام روستایی و کمتر از ۵ مایل در یک محیط پر سر و صدا از شهر دیده می شود.
چرا در تابستان کمتر شاهد آذرخش هستیم؟
در تابستان ، به دلیل وجود هوای گرم و مرطوب در بیشتر نقاط نقطه شبنم بسیار بالا است. در زمستان به دلیل هوای سرد و خشک نقطه شبنم بسیار پایین است. هرچه نقطه شبنم کمتر باشد ، ایجاد الکتریسیته ساکن بهتر صورت می گیرد به همین دلیل است که شما رعد و برق و صاعقه را در زمستان بیشتر می بینید.
خطر آذرخش برای زمین چیست؟
همه رعد و برق ها خطرناک هستند اما خطرناک ترین نوع آنها صاعقه است. صاعقه در سطح زمین به اشیاء بلند مانند درختان و ساختمان ها برخورد می کند و می تواند باعث آتش سوزی و خسارات مالی شود. اگر شما بلندترین جسم در یک دشت مسطح باشید صاعقه ممکن است به شما بزند. صاعقه دومین میزان مرگ و میر مربوط به آب و هوا را در بین سایر پدیده های جوی به خودش اختصاص می دهد.
رعد و برق درون ابری چیست؟
رعد و برق در داخل ابر رایج ترین نوع این پدیده است و زمانی اتفاق می افتد که هر دو بار مثبت و منفی در یک ابر وجود دارد. معمولاً این فرآیند در داخل ابر اتفاق می افتد و مانند یک تابش به نظر می رسد .
رعد و برق بین ابری چیست؟
رعد و برق بین ابری کمتر دیده می شود. وقتی که در داخل ابرهای مختلف بارهای مثبت و منفی وجود دارد رعد و برق می تواند بین آنها رخ دهد.
رعد و برق شاخه دار چیست؟
نور حاصل از رعد و برق و صاعقه معمولا به شکل خطوط ناهموار شاخه دار ظاهر می شود. آنها می توانند چندین شاخه داشته باشند. رعد و برق شاخه دار می تواند از ابرها به زمین ، از یک ابر به ابر دیگر یا از ابر به جو رخ دهد. صاعقه می تواند تا ۱۰ مایل دورتر از محل ایجاد رعد و برق برخورد کند.
ولتاژ آذرخش یا صاعقه چقدر است؟
اختلاف پتانسیل بین ابر و زمین از ۱۰ تا ۱۰۰ میلیون ولت است و در جریان های پیک معمولاً حدود ۳۰،۰۰۰ آمپر است. پیک درجه حرارت در یک کانال برگشتی می تواند تا ۳۰۰۰۰ درجه سانتی گراد (۵۰۰۰۰ درجه فارنهایت) برسد. کل این روند بسیار سریع است و آذرخش طی حدود ۳۰ میلی ثانیه به زمین می رسد و جریان برگشتی در حدود ۱۰۰ میکروثانیه به مرکز ابر می رسد.
آذرخش با گرم شدن سریع هوا در کانال رعد و برق و در نتیجه افزایش فشار هوا تولید می شود. فشار بیش از حد باعث می شود کانال با سرعت مافوق صوت منبسط شود که در نهایت یک موج صوتی را که به عنوان رعد شنیده می شود تولید می کند. صداها و غرش هایی که مشخصه صدای رعد و برق هستند بر اساس هندسه پیچیده کانال صاعقه و همچنین اثرات جوی و توپوگرافی محلی در انتشار صدا تولید شده نقش دارند.
آیا با استفاده از رعد و برق می توان گفت با طوفان چقدر فاصله دارید؟
شما می توانید از رعد و برق برای تشخیص فاصله از طوفان استفاده کنید. دفعه بعد که شاهد طوفان بودید ثانیه های بین دیدن رعد و برق و شنیدن صدای رعد و برق را مشخص کنید. ثانیه ها را بر ۵ تقسیم کنید تا به شما بگوید که با طوفان چند مایل فاصله دارد. به عنوان مثال اگر بین دیدن رعد و برق و شنیدن صدای آن ۱۰ ثانیه طول کشید طوفان ۲ مایل دورتر شما است.
اصول حفظ ایمنی در هنگام وقوع آذرخش
اگر در فضای باز هستید
حواستان به آسمان داشته باشد و در صورت تاریک شدن آسمان ، دیدن برق و یا افزایش باد فورا محل را ترک کنید. رعد و برق اغلب باعث باران می شود ولی فورا منتظر شروع باران نباشید. اگر صدای رعد و برق را شنیدید ، بلافاصله به مکانی امن بروید. بهترین مکان در این مواقع یک ساختمان مستحکم یا ماشین است و مطمئن شوید که شیشه های ماشین کاملا بسته هستند.
از قرار گرفتن در زیر سایبان ها، مکان های پیک نیک ، زمین بیس بال خودداری کنید. اگر پناهگاهی در اطراف شما نیست ، از درختان دور باشید. در محوطه باز روی زمین نشسته ، پاها را کنار هم قرار داده و دستها را روی گوش های خود قرار دهید تا آسیب شنوایی ناشی از رعد و برق به حداقل برسد.
اگر با گروهی هستید ، حدوداً ۱۵ فوت از یکدیگر فاصله داشته باشید. از آب دور باشید ، زیرا آب یک رسانای عالی برای برق است. شنا ، کوهنوردی و غواصی در این مواقع خطرناک است. از ایستادن در گودال ها و تماس با اشیاء فلزی خودداری کنید. از بندهای لباس و نرده ها دور شوید و کوله پشتی های خود را زمین بیندازید زیرا آنها اغلب حاوی مقداری فلز هستند. اگر مشغول فعالیت در فضای باز هستید ، حداقل ۳۰ دقیقه پس از آخرین رعد و برق یا صاعقه از فعالیت خودداری کنید.
اگر داخل خانه هستید
از آب دور باشید چون یک رسانای عالی برای برق است ، بنابراین دوش نگیرید و از شستن ظرف ها یا لباس ها و دست های خود نیز اجتناب کنید. در هوای طوفانی از تلفن بی سیم استفاده نکنید. صاعقه ممکن است به خطوط تلفن خارجی برخورد کند. در هنگام طوفان از تجهیزات الکتریکی مانند رایانه و لوازم استفاده نکنید و از پنجره ها و درها دور بمانید.
از آنجاییکه ساختمان های بلند معمولا مورد اصابت صاعقه قرار می گیرند اغلب آنها مجهز به برق گیر یا صاعقه گیر هستند که در بالای ساختمان نصب شده و به زمین متصل می شود. برق گیر معمولا یک کابل مسی ضخیم است که به زمین متصل است و جریان الکتریکی صاعقه را به زمین انتقال می دهد و مانع آسیب رسیدن به سازه های بلند می شود.
