صاعقه یا اذرخش
نوری خیره كننده و صدایی مهیب و كوبنده ! ؛ معمولا اینها تنها شاخصه هایی هستند كه ما از صاعقه می شناسیم . اسم هایی كه ساكنان مناطق مختلف روی این پدیده گذاشته اند نیز اغلب بر گرفته از همین دو محصول صاعقه است ؛ شیرازی ها می گویند " غّره تراق "، تهرانی ها "رعد و برق " ، افغانی ها "تانا " و اروپاییان " تندر" صدایش می كنند .
صاعقه یا اذرخش چیست ؟
وقتی بار الكتریكی انباشته شده در ابرها تخلیه شده و به صورت یك قوس الكتریكی به زمین برخورد كند ؛ صاعقه اتفاق می افتد. توضیح : در آسمان و بین خود ابرها نیز قوس های الكتریكی ایجاد می شود اما این نوع از صاعقه بیشتر مورد توجه صنایع و ورزشها هوایی است و در كوهنوردی اهمیت خاصی ندارد.
در اثر برخورد ذرات آب یک جبهه هوای گرم به ذرات یخ یک جبهه هوای سرد، الکتریسیته ساکن بوجود می‌آید که نسبت به زمین دارای بار الکتریکی منفی بوده و در صورتی که فاصله منبع جریان الکتریکی نسبتاً نزدیک به سطح زمین باشد، صاعقه بروز می‌کند. در رعد و برقهای شدید معمولاً بیشترین تخلیه الکتریکی صورت می‌گیرد. دما در محل اصابت رعد فوق العاده بالا میرود (حدود ۲۸٬۰۰۰ درجه کلوین که حدود ۵ برابر دمای سطح خورشید است)
در هنگام آذرخش معمولاً مقداری از نیتروژن هوا به ترکیبات نیتریدی محلول در آب تبدیل میشود.كه گیاهان میتوانند از این نیتروژن استفاده كنند. رعد و برقی که بین ابر و زمین است معمولاً از ابر به زمین میزند (رعد منفی) ولی در برخی موارد نادر هم رعد از زمین به ابر میزند (رعد مثبت). در این حالت (رعد مثبت) زمین دارای بار منفی است و ابر دارای بار مثبت. دید کلی پدیده زیبا ولی خطرناک آذرخش یا برق ، تخلیه الکتریکی در جو زمین است.
صاعقه یا اذرخش چگونه رخ می دهد؟
هنگام طوفان یا حركت بادهای بزرگ ، بار الكتریكی زیادی در ابرها ذخیره می شود و به اصطلاح ابرها باردار می شوند. بدین ترتیب ابر تبدیل به یك منبع انرژی بسیار عظیم می شود كه بر فراز آسمان در حركت است . این ذخیره انرژی آنقدر ادامه پیدا می كند تا ابر از انرژی الكتریكی اشباع شده و در اولین فرصت ممكن ، انرژی خود را تخلیه می كند . معمولا بهترین محل برای این تخلیه زمین است زیرا زمین آنقدر بزرگ است كه هرگز از الكتریسیته اشباع نمی شود . بنابراین ابر ابتدا هوای اطراف خود را با " یونیزه " كردن مستعد عبور جریان برق كرده ، سپس انرژی خود را از میان هوای یونیزه شده عبور داده و در زمین تخلیه می كند.
اما مقدار انرژی تخلیه شده ، سرعت تخلیه و اثرات آن چقدر است؟
صاعقه یكی از قدرتمندترین ، خطرناكترین و عجیب ترین پدیده های طبیعی است . پدیده ای با میلیاردها " وات " انرژی و اثراتی متعدد و باورنكردنی مانند تولید هزاران درجه حرارت ، تولید گازهای مسموم ، ایجاد امواج نیرومند و ...
صاعقه چه مشخصاتی دارد ؟
صاعقه ویژگی های منحصر به فردی دارد كه آنها را در هیچ رخداد طبیعی دیگری نمی توان یافت . ویژگی هایی كه عمدتا از الكتریسیته خاص صاعقه نشات می گیرند . مهمترین این خصوصیات عبارتند از : ولتاژ صاعقه ، جریان صاعقه ، قدرت صاعقه ، سرعت صاعقه و دفعات تكرار صاعقه
ولتاژ صاعقه
ولتاژ صاعقه معمولا بین 10 تا 20 میلیون ولت در نوسان است و بعضا تا 100.000.000 ولت هم افزایش پیدا می كند . بزرگی این رقم را وقتی بهتر درك می كنید كه آن را با برق شهر ( 220 ولت ) مقایسه كنید . به عبارت دیگر ولتاژ صاعقه آنقدر زیاد است كه می تواند بر مقاوت بسیار زیاد " هوا " در برابر عبور جریان برق ، غلبه كرده و از آن بگذرد !
جریان صاعقه
این جریان در حدود 10.000 آمپر شدت دارد . اما این مقدار همیشگی نیست و گاه تا 200 هزار آمپر هم می رسد ( كنتور منزل شما حداكثر 25 آمپر را از خود عبور می دهد ).
قدرت صاعقه
با توجه به مطالب بالا می توان نتیجه گرفت كه صاعقه به طور معمول حدود 100 میلیارد وات(!) انرژی تولید می كند و می تواند این مقدار را تا 16000 میلیارد وات (!) نیز بالا ببرد . نیرویی كه در هیچ كجای دیگر یافت نمی شود
سرعت صاعقه
صاعقه با تمام نیروی عظیمش تنها در یك لحظه خود را از ابرهای آسمانی به زمین می رساند . اما زمان دقیق این لحظه چقدر است ؟ مشاهدات و محاسبات دقیق سازمان فضایی آمریكا ( ناسا ) نشان می دهد كه تخلیه الكتریكی ابرها معمولا در مدت زمانی كمتر از چند صدم تا چند هزارم ثانیه رخ می دهند . صاعقه گاه می تواند تا 40 هزار كیلومتر در ثانیه سرعت بگیرد ! یعنی می تواند در یك ثانیه 20 بار مسیر رفت و برگشت تهران - مشهد را طی كند.
دفعات تكرار صاعقه در یك محدوده مشخص
وقتی در منطقه ای صاعقه ای روی می دهد ، این احتمال هست كه صاعقه چندین بار دیگر نیز به آن حوالی برخورد كند اما نمی توان تعداد دقیق آن را تعیین كرد. با این وجود می توان گفت در مناطق كویری و كوهستانهای مرتفع ، احتمال برخورد پی در پی صاعقه بیش از دیگر مناطق است. همچنین برخی از نقاط كره زمین ، صاعقه خیز تر از جاهای دیگر هستند ؛ امروزه ماهواره های هواشناسی با عكس برداری های دقیق و مداوم از تمام كره زمین ، دفعات بروز صاعقه را در نواحی مختلف شمارش می كنند . این شمارش نشان می دهد كه مناطق قطبی با میانگین 3 بار صاعقه در ساعت ، كمترین و رشته كوه آلپ با 1000 صاعقه در ساعت ، بیشترین آمار بروز صاعقه را دارد . مناطق هیمالیایی هم از جمله سرزمین های صاعقه خیز جهان محسوب می شوند. همچنین كوههای "البرز" در ایران و كوههای "هندوكش" در افغانستان نیز از مناطق پر صاعقه جهان هستند.
از دیگر خصوصیات صاعقه ، زاینده بودن آن است ؛ به این معنی كه صاعقه می تواند نور ، صدا ، حرارت و ... تولید كند و همه اینها تاثیرات چشم گیری بر محیط اطراف خود دارند.
صاعقه به غیر از نور و صدا چه چیزهای دیگری تولید می كند ؟
صاعقه علاوه بر پیامدهای مشهودی چون نور و صدا ، بسیاری تولیدات دیگر نیز دارد كه برخی از آنها خطرناك و بعضی دیگر تنها پدیدههایی جالب توجه و عجیب اند . از جمله تولیدات صاعقه می توان ؛ حرارت ، نور ، صدا ، موج ، گاز ، برق زمینی ( ولتاژ گام ) ، خلاء و ... را نام برد.
صاعقه چگونه و چه مقدار حرارت تولید می كند ؟
عبور جریان برق از هر جسمی حرارت تولید می كند ، 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 شكافتن هوا و پس از آن ، هنگام برخورد با زمین حرارت تولید می كند كه با توجه به جریان هزاران آمپری صاعقه ، مقدار این گرما بسیار زیاد است ؛ صاعقه در زمان برخورد با زمین 200.000 درجه سانتی گراد گرما تولید می كند . این مقدار حرارت می تواند یك آجر نسوز را ذوب كند ! البته این رقم همیشه یكسان نیست و با توجه به جنس خاك ، میزان رطوبت آن و سایر عواملی كه مقاومت زمین را در برابر جریان برق ، كم یا زیاد می كند متفاوت است . در نظر داشته باشید كه زمین در برابر جریان عادی برق بسیار مقاوم و كاملا عایق (نارسانا) است و تنها جریانهای فوق العاده زیادی مانند صاعقه می توانند از زمین عبور كنند. حرارت حاصل از صاعقه می تواند انسانی را در یك لحظه به ذغال تبدیل كند یا مشتی از خاك را با ذوب كردن به سنگ تبدیل كند و یا درخت تنومندی را به آتش بكشد .
صاعقه چگونه و چه مقدار نور تولید می كند ؟
همانطور كه گفته شد صاعقه یك قوس الكتریكی یا به عبارت دیگر یك جرقه بسیار بزرگ است و با شكافتن ملكولهای هوا نور تولید می كند . نوری كه صاعقه تولید می كند از فاصله 100 كیلومتری قابل رؤیت است. این نور می تواند تا شعاع چند كیلومتری اطراف خود را روشن كرده و كسانی را كه از نزدیك آن را ببینند به طور موقت یا دائم كور كند.
صدای صاعقه
صدا از پیامدهای همیشگی صاعقه است . این صدا بر اثر شكافته 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 هر چند 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 : 360 هزار كیلومتر در ثانیه و سرعت صوت : 330 متر در ثانیه است .
موج ناشی از صاعقه
همانطور كه گفته شد صاعقه را می توان نوعی انفجار نیز محسوب كرد ، خصوصا وقتی به زمین برخورد می كند. بنابراین صاعقه هم موج انفجار تولید می كند ، موجی كه گاه می تواند انسانی را به هوا پرتاب كند.
صاعقه ، گاز تولید می كند
شاید یكی از عجیب ترین پیامدهای صاعقه ، تولید گاز باشد و بیشتر تعجب می كنید وقتی كه بدانید این گاز " اوزون " است . همان گازی كه با قرار گرفتن در لایه های بالایی جو ، سدی در برابر تشعشعات زیانبار كیهانی ایجاد می كند. "اوزون" در حقیقت همان اكسیژن است ولی به جای 2 اتم ، دارای 3 اتم اكسیژن است مولكول اكسیژن به علت مشكلات پیوندی نمی تواند به راحتی به صورت 3 اتمی در آید و به همین دلیل مقدار گاز اوزون در طبیعت بسیار محدود است اما صاعقه این كار را به زور و اجبار انجام می دهد و اتم های اكسیژن را سه به سه به هم پیوند می زند و " اوزون " تولید میكند . اوزون بر خلاف اكسیژن یك گاز سمی است و تنفس آن می تواند خطرناك باشد.
برق زمینی (ولتاژ گام)
برق زمینی یا " ولتاژ گام " یكی دیگر از عواقب خطرناك صاعقه است ؛ برق زمینی ، جریانی است كه پس از وقوع صاعقه ، برای لحظاتی در زمین باقی می ماند تا جذب زمین شده یا تبدیل به گرما شود. ش ولتاژ گام در زمین حركت می كند اما مسیر حركت مشخصی ندارد . معمولا قسمت عمده برق زمینی در اعماق فرو می رود اما اگر سطح زمین مرطوب ، دارای بستر سنگی یا پوشید از خاك مناسب یا علفزار باشد ، ترجیح می دهد كه روی سطح زمین و در جهات مختلف ، حركت كند . این پدیده را ولتاژ گام می نامند زیرا با وارد كردن برق از راه گامهای شخص ( پاهای او ) ، باعث برق گرفتگی او می شود. ولتاژ گام تا شعاع چندین متر در اطراف محل اصابت صاعقه پراكنده شده و اشخاصی كه در مسیر حركت او قرار گرفته باشند را دچار برق گرفتگی می كند. اینكه ولتاژ گام دقیقا چقدر برد دارد قابل محاسبه نیست و به میزان رسانایی خاك آن محل ( موارد ذكر شده در بالا) بستگی دارد ولی به ندرت دیده شده برق زمینی بیشتر از 100 متر در سطح زمین پیش برود. ولتاژ گام مختص صاعقه نیست و در حوادث صنعت برق مانند افتادن كابل های فشار قوی برق بر روی زمین نیز ایجاد می شود . البته به طور حتم ولتاژ گام ناشی از صاعقه بسیار قوی تر است.
رعد و برق
آذرخش یا رعدوبرق یك تخلیه ی الكتریكی شدید و بسیار سریع در هواست و همین تخلیه الكتریكی است كه نور و صدا تولید میكند.پیش از ایجاد رعدوبرق ابرها طی فرایندهایی بشدت باردار میشوند كه این بار معمولا مثبت است, روی سطح زمین بار منفی القا میكند و به این ترتیب مجموعه ی ابر هوا و زمین به یك خازن بسیار بزرگ تبدیل میشود كه لحظه به لحظه بارشان بیشتر میشود و بنابراین اختلاف پتانسیل دو قطب ان در حال افزایش است. بالاخره مقدار این بار الكتریكی انقدر زیاد میشود كه اختلاف پتانسیل بین ابر و زمین به 10 تا 100 میلیون ولت میرسد.
میدان الكتریكی حاصل از چنین اختلاف پتانسیلی میتواند هوا را با اینكه در حالت عادی نارساناست در یك سیر خاص یونیزه و انرا به رسانا تبدیل میكند.به محض اینكه چنین سیری از مولكولهای یونیزه رسانا از ابر تا زمین ایجاد شود بارهای الكتریكی به طرف هم حركت میكنند و در عرض یك ده هزارم ثانیه جریان وحشتناكی در حدود 30 هزار امپر از هوای یونیزه میگذرد.اما هر جریانی ضمن عبور از ماده با مقاومت اتمهای ان روبرو میشود و این مقاومت بخشی از انرژی الكتریكی را به گرما تبدیل میكند. با استفاده از اصول اولیه الكترومغناطیس میتوانید تخمین بزنید این جریان در ولتاژ 10 میلیون ولت توان گرمایی در حدود 100 میلیارد وات دارد.چنین توانی حتی در مدت زمان ناچیز - یك ده هزارم ثانیه - میتواند گرمایی در حدود 10 میلیون ژول ایجاد كند این گرما باعث میشود دمای هوا در مسیر اذرخش به 30 هزار درجه سانتی گراد برسد اگر كمی با قوانین حاكم بر گازها اشنایی داشته باشید می بینید كه این تغییر ناگهانی دما (از حدود 300 كلوین به 300 هزار كلوین) حجم هوا را 100 برابر میكند و این یعنی یك انفجار واقعی انبساط سریع و شدید هوا یك موج ضربتی shock waveدر هوای اطراف ایجاد میكند كه با سرعت صوت و به شكل تندر یا رعد به گوش شما میرسد.
این از بخش صوتی ماجرا,اما گرمای ایجاد شده غیر از انبساط بلاهای دیگری هم سر مولكولهای هوا میاورد.لامپ معمولی را به یاد بیاورید (لامپ نئون مثال بهتریست) یك جریان نه چندان زیاد از رشته تنگستن میگذرد و دمای ان را به بیش از 2000 درجه میرساند .این دما انرژی لازم برای بر انگیختگی اتمهای فلز را فراهم میكند.اتمها بر انگیخته میشوند و در بازگشت انرژی اضافی را به صورت فوتونهای نوری ازاد میكند و به این ترتیب رشته تنگستن روشن میشود.در اذرخش هم چیزی شبیه این ماجرا اتفاق می افتد:جریان شدیدی از هوا میگذرد ان را گرم میكند و به تابش وا میدارد و تابشی كه یك مسیر نورانی بین ابر و زمین ایجاد میكند.
+ نوشته شده در ساعت توسط |