صاعقه و رعد و برق

تغييرات سريع در وضعيت و شرايط جوي يكي از عمده ترين خطرات طبيعت محسوب مي شود. اين تغييرات گاه بسيار آرام و خزنده و گاه چنان سريع و آني روي مي دهند كه فرصت عكس العمل مناسب و به موقع را به انسان نخواهد داد. مشاهده آسماني صاف و آفتابي در صبحگاه، هرگز نمي تواند تضميني براي پايداري هوا و سپري نمودن روزي خوب و خوش در كوهستان محسوب گردد. بنابر اين اگر براي حضور در طبيعت و محيط كوهستان به روند سريع تغييرات جوي بي توجه يا كم توجه بوده و يا آن را دست كم بگيريم به آساني به استقبال خطر رفته ایم. يكي از اين خطرات، «اذرخش» و ديگري «تندر» است كه بسيار سريع و آني روي مي دهند. بهتر است ابتدا تعريفي ساده از آذرخش و تندر داشته باشيم.

تفاوت آذرخش با تندر:

آذرخش: به تخليه الكتريسيته بين ابر و زمين مي گويند و از آن تحت عنوان «صاعقه» يا «Lightning» و يا «رعد و برق» نيز ياد مي شود.

تندر (Thunder): به تخليه الكتريسيته «بين دو ابر» و يا در حالت خاص به تخليه الكتريسيته «درون يك ابر بسيار بزرگ» مي گويند.

توضیح فیزیکی آذرخش:

آذرخش يا رعدوبرق يك تخليه ي الكتريكي شديد و بسيار سريع در هواست و همين تخليه الكتريكي است كه نور و صدا توليد ميكند.پيش از ايجاد رعدوبرق ابرها طي فرايندهايي بشدت باردار ميشوند كه اين بار معمولا مثبت است و روي سطح زمين بار منفي القا ميكند و به اين ترتيب مجموعه ي ابر هوا و زمين به يك خازن بسيار بزرگ تبديل ميشود كه لحظه به لحظه بارشان بيشتر ميشود و بنابراين اختلاف پتانسيل دو قطب ان در حال افزايش است. بالاخره مقدار اين بار الكتريكي انقدر زياد ميشود كه اختلاف پتانسيل بين ابر و زمين به ۱۰ تا ۱۰۰ ميليون ولت ميرسد.
ميدان الكتريكي حاصل از چنين اختلاف پتانسيلي ميتواند هوا را با اينكه در حالت عادي نارساناست در يك سير خاص يونيزه و انرا به رسانا تبديل ميكند.به محض اينكه چنين سيري از مولكولهاي يونيزه رسانا از ابر تا زمين ايجاد شود بارهاي الكتريكي به طرف هم حركت ميكنند و در عرض يك ده هزارم ثانيه جريان وحشتناكي در حدود ۳۰ هزار امپر از هواي يونيزه ميگذرد.اما هر جرياني ضمن عبور از ماده با مقاومت اتمهاي ان روبرو ميشود و اين مقاومت بخشي از انرژي الكتريكي را به گرما تبديل ميكند. با استفاده از اصول اوليه الكترومغناطيس ميتوانيد تخمين بزنيد اين جريان در ولتاژ ۱۰ ميليون ولت توان گرمايي در حدود ۱۰۰ ميليارد وات دارد.چنين تواني حتي در مدت زمان ناچيز - يك ده هزارم ثانيه - ميتواند انرژی گرمايي در حدود ۱۰ميليون ژول ايجاد كند. اين گرما باعث ميشود دماي هوا در مسير آذرخش به ۳۰،۰۰۰ تا ۵۰،۰۰۰ درجه سانتي گراد برسد. اگر كمي با قوانين حاكم بر گازها اشنايي داشته باشيد مي بينيد كه اين تغيير ناگهاني دما (از حدود ۳۰۰ كلوين به ۳۰هزار كلوين) حجم هوا را ۱۰۰ برابر ميكند و اين يعني يك انفجار واقعي انبساط سريع و شديد هوا يك موج ضربتي (shock wave) در هواي اطراف ايجاد ميكند كه با سرعت صوت و به شكل تندر يا رعد به گوش ميرسد.
اين بخش صوتي ماجرا بود اما گرماي ايجاد شده غير از انبساط بلاهاي ديگري هم سر مولكولهاي هوا مياورد.لامپ معمولي را به ياد بياوريد (لامپ نئون مثال بهتريست) يك جريان نه چندان زياد از رشته تنگستن ميگذرد و دماي ان را به بيش از ۲۰۰۰ درجه ميرساند .اين دما انرژي لازم براي بر انگيختگي اتمهاي فلز را فراهم ميكند.اتمها بر انگيخته ميشوند و در بازگشت انرژي اضافي را به صورت فوتونهاي نوري ازاد ميكند و به اين ترتيب رشته تنگستن روشن ميشود.در اذرخش هم چيزي شبيه اين ماجرا اتفاق مي افتد:جريان شديدي از هوا ميگذرد ان را گرم ميكند و به تابش وا ميدارد و تابشي كه يك مسير نوراني بين ابر و زمين ايجاد ميكند.

اختلاف پتانسیل (ولتاژ V)، شدت جريان الكتريكي (آمپراژ I) و دماي آذرخش:

ولتاژٓ آذرخـش معمـولا بين ۱۰ تا ۲۰ ميليون ولت در نوسان است و بعضاً تا ۱۰۰ ميليون ولت هم افزايش پيدا ميكنـد. بزرگـي ايـن رقـم را وقتي بهتر درك ميكنيد كه آن را با برق شهر (۲۲۰ ولت) مقايسه كنيد. به عبارت ديگـر ولتـاژ آذرخـش آنقدر زيـاد است كه ميتواند بر مقاومت بسيار زياد «هوا» در برابر عبور جريان برق، غلبه كـرده و از آن بگـذرد.

شدت جريان الكتريكي در رعد و برق ممكن است بين ۱۰،۰۰۰ تا ۴۰،۰۰۰ آمپر باشد. این جریان معمولا در حدود ۱۰،۰۰۰ آمپر است اما در برخی موارد شدت جریانی معادل ۲۰۰،۰۰۰ آمپر نیز به ثبت رسیده است.

جريان الكتريكي شديد ميزان حرارت هوا را در كانالي كه برق از آن عبور ميكند براي مدت يك ميلي ثانيه به بیش از ۳۰،۰۰۰ درجه سانتيگراد میرساند. هوايي كه به طور ناگهاني اين ميزان گرم ميشود به سرعت منبسط شده و ضربه اي به هواي اطراف ميزند و امواجي را با فشار بين ۱۰ تا ۳۰ اتمسفر به وجود می آورد. این امواج هستند که صدای رعد را تولید میکنند. همچنین صاعقه در برخورد با زمین حرارتی معادل با ۲۰،۰۰۰ درجه سانتی گراد تولید میکند.

سرعت آذرخش: مشاهدات و محاسبات دقيق سازمان فضايي آمريكا (ناسا) نشان ميدهد كه تخليه الكتريكي ابرهـا معمـولاً در مدت زماني كمتر از چند صدم تا چند هزارم ثانيه رخ ميدهد. آذرخش گاه ميتواند تـا ۴۰ هـزار كيلـومتر در ثانيـه سرعت بگيرد. مشاهده صاعقه در فیلم برداری های با سرعت بسیار بالا نشان داده برخلاف تصور، جرقه شروع نه از آسمان بلکه از زمین آغاز میشود.

برق زمینی (ولتاژ گام): برق زميني يا «ولتاژ گام» يكي ديگر از عواقب خطرناك ٓاذرخش است . برق زميني جرياني است كه پس از وقوع ٓاذرخش براي لحظاتي در زمين باقي مي ماند تا جذب زمين شده يا تبـديل بـه گرما شود. ولتاژ گام در زمين حركت مي كند اما مسير حركت مشخصي ندارد . معمولاً قسمت عمده بـرق زمينـي در اعماق فروميرود اما اگر سطح زمين مرطوب یا داراي بستر سنگي يا پوشيده از خاك مناسب و يا علفزار باشد، ترجيح مي دهد كه روي سطح زمين و در جهات مختلف حركت كند. اين پديده را ولتاژ گام مي نامنـد زيـرا بـا وارد كـردن برق از راه گامهاي شخص (پاهاي او) ، باعث برق گرفتگي او مي شود. ولتاژ گام تا شـعاع چنـدين متـر در اطـراف محل اصابت آذرخش پراكنده شده و اشخاصي كه در مسير حركت قرار گرفته باشند را دچار برق گرفتگي مـي كنـد. اينكه ولتاژ گام دقيقاً چقدر برد دارد قابل محاسبه نيست و به ميزان رسانايي خاك ٓان محل بستگي دارد ولي به ندرت ديده شده برق زميني بيشتر از ۱۰۰ متر در سطح زمـين پـيش بـرود. ولتـاژ گـام مخـتص آذرخش نيست و در حوادث صنعت برق مانند افتادن كابل هاي فشار قوي برق بر روي زمين نيـز ايجـاد مـي شـود. البته به طور حتم ولتاژ گام ناشي از آذرخش، بسيار قوي تر است .

تولیدات آذرخش و تندر: گاز اُزون و نیترات

اذرخش و تندر، گازي سمي به نام اوزون (O3) توليد مي كنند.اين گاز به جاي دو اتم اكسيژن، از سه اتم اكسيژن تشكيل شده و در سطح كره زمين، از آن به عنوان گازي سمي و خطرناك ياد مي شود. اما همين گاز سمي و خطرناك، اثرات سودمند بسياري براي ادامه حيات بشر بر روي كره زمين دارد. پس از هر آذرخش و تندر، گاز اوزون توليد شده به سمت جو رفته و با استقرار در لبه هاي بالايي جو، در نقش لايه محافظت كننده كره زمين در برابر نفوذ اشعه هاي خطرناك كيهاني، انجام وظيفه مي كند.مولكولهاي اوزون در ارتفاع ۱۵ تا ۲۵ كيلومتري از سطح دريا متمركز شده و با جذب پرتوهاي فرابنفش، به هستي جانداران در روي كره زمين كمك ميكند. غلظت آن با ارتفاع از سطح دريا، عرض جغرافيايي و بر حسب زمان تغيير ميكند.۴۰٪ از منطقه حاره (معادل ۵۰ ٪ از كره زمين) هميشه رعد و برق و طوفان دارد. منطقه گات غربي و گات شرقي كه در كشور هند قرار دارند، در خطر دائمي صاعقه واقع شده اند. صاعقه با یونیزه کردن مولکولهای هوا و بلاخص نیتروژن، تولید نیترات کرده و موجب حاصلخيزي خاك مي شود. بنا بر تحقيقات انجام شده، صاعقه تاثير مثبت خود را نيز در از ميان بردن بيماري هاي مهلكي نظير طاعون و ... نشان داده است.

خطرناك ترين فصل ها: به سبب ناپایداری شرایط جوی در فصول بهار و پاییز، این دو فصل به ترتيب، خطرناك ترين فصل ها از نظر وقوع آذرخش و تندر محسوب مي شوند. همچنین در زمستان و ابرهای برفی نیز احتمال وقوع رعد و برق کمتری نسبت به بهار و پاییز وجود دارد اما خطر رعد و برق و احتمال اصابت آن به انسان در شرایط بارش برف به مراتب بیشتر است زیرا که ابرهای برفی از چگالی بیشتری برخوردار بوده و به اصطلاح سنگین تر هستند و هدایت الکتریکی در آنها بیشتر بوده و رعد و برق های خطرناکتری را موجب میشوند.

خطرناکترین مناطق کره زمین: هر قدر به محور استوا نزديك تر شويم، بر تعداد آذرخش ها افزوده مي شود، اما در مناطق قطبي به ندرت ممكن است آذرخش رخ دهد. این موضوع احتمالاً مربوط به لایه های فوقانی جو و لایه های مغناطیسی کره زمین است. لایه یونسفر زمین و کمربند وان آلن در استوا بیشترین قطر را داشته و در قطبین از حداقل ضخامت برخوردارند. امروزه ماهواره های هواشناسی با عكس برداري هاي دقيق و مداوم از تمام كره زمين، دفعات بروز آذرخش را در نواحي مختلف شـمارش مـيكننـد. اين شمارش نشان ميدهد كه مناطق قطبي با ميانگين ۳ بار آذرخش در ساعت، كمترين و رشته كوه ٓالـپ بـا ۱۰۰۰ اذرخش در ساعت، بيشترين آمار بروز آذرخش را دارد. مناطق هيماليايي هـم از جملـه سـرزمين هـاي آذرخـش خيـز جهان محسوب مي شوند. همچنين كوههاي «البرز» در ايران و كوههاي «هنـدوكش» در افغانـستان نيـز از منـاطق پر آذرخش جهان هستند.

در یک محدوده مشخص هنگامی که صاعقه ای رخ دهد، احتمال رخداد مجدد آن در همان حوالی زیاد است. همچنین مناطق کویری و ارتفاعات کوهستانی از مناطق مستعد برای اصابت صاعقه هستند.

آمار اصابت صاعقه: آمار دقيقي در ايران نداريم، ولي در آمريكا سالانه حدود ۱۰۰۰ نفر اصابت و ۱۰۰ نفر مرگ گزارش مي شود. يعني ميزان مرگ آن ۱۰٪ است. لازم به ذكر است كشور آمريكا از نظر اصابت آذرخش و تندر، در رديف كشورهاي پر حادثه قرار دارد. براساس مطالعات و بررسيهاي به عمل آمده توسط متخصصين تعداد رعد و برق در هر لحظه در سراسر دنيا بين ۱۵۰۰ تا ۲۰۰۰ بار ميباشد. به عبارت ديگر حدود ۶۰۰۰۰ جرقه الكتريكي در هردقيقه در دنيا زده ميشود.

نشانه های آذرخش و توفان تندری:

۱- جذب الكتريسيته: در تماس دست يا بدن با صخره ها و سنگ هاي تيز، نوع خاصي از گزيدگي و برق گرفتگي ضعيف احساس مي شود.

۲- استشمام بوي ازون درهوا: گاز ازون بوی تندی دارد و شاید بتوان آن را به بوی سیر نیز تشبیه کرد. حتماً با جرقه های کوچکی که به هنگام پوشیدن لباس های پشمی تازه شسته شده ایجاد میشوند، مواجه شده اید. اگر کمی دقت کرده باشید در ان لحظه بوی تندی به مشام میرسد. این بو همان بوی اوزون است!

۳- مشاهده هاله نور آبي رنگ پيرامون اجسام فلزي يانوك تيز

۴- شنيدن صداي وزوز درهوا

۵- مشاهده ابرگلكلمي شكل در آسمان به ويژه ابرسنداني شكل (ابر کومولونیمبوس)

۶- سيخ شدن موهاي سر و بدن

۷- احساس نوع خاصي از گزش، خارش، سوزش و يا قلقلك نه چندان خوشايند در بخش هايي از پوست، كه با لباس تماس مستقيم دارد؛ مانند: دگمه هاي فلزي، زيپ ها و سر زيپ هاي فلزي و ...

۸- دريافت اختلال يا نويز روي تلفن هاي همراه، راديو و ...

۹- از كار افتادن يا مشاهده خطاهاي مكرر در تعيين جهت شمال بر روي قطب نما

۱۰- از كار افتادن ناگهاني دستگاه هاي الكتريكي و يا خراب شدن دائمي آن ها مانند: دستگاه جي پي اس (GPS)، دوربين عكاسي يا فيلم برداري، تلفن همراه، راديو، پخش كننده هاي موسيقي نظير MP3 Player، چراغ قوه، چراغ پيشاني و ...

فاصله ما از آذرخش و تندر:

اگر مابين ديدن برق و شنيدن رعد، يك ثانيه فاصله باشد، فاصله آن از شخص در حدود 330 متر است (سرعت صوت). برای محاسبه فاصله خود با آذرخش میبایست بلافاصله پس از دیدن نور شروع به شمارش کرده و درست در هنگامی که صدای رعد را شنیدیم، شمارش را متوقف کنیم. سپس ثانیه های شمارش شده را در ۳۳۰ (سرعت صوت) ضرب کنیم. عدد حاصل فاصله ما با آذرخش برحسب متر است. هر قدر فاصله ميان ما با كانون آذرخش كمتر بوده و جهت حركت ابرهاي خطرناك نيز به سمت ما باشد؛ بايد بدانيم با شرايط دشوارتري مواجه خواهيم بود.

آذرخش هاي رنگين:

آذرخش ها و تندرها را مي توان به صورت طيفي از رنگ هاي متنوع در آسمان مشاهده نمود. اين تنوع رنگ، توضيحات جالبي نيز در پي دارد.اين رنگها حاشيه اي بر رنگ سفيد مركزی بوده و معمولاً شامل رنگهای آبي، زرد و بنفش هستند. رنگ صاعقه، ميزان حرارت آنرا تعيين مي كند. بنفش، خنك ترين و سرخ، داغترين رعدوبرق ها مي باشند.اما رنگ آذرخش (صاعقه) به عوامل محيطي نيز بستگي دارد:

1- بروز صاعقه آبی وبنفش به معني شرايط رگبار وتگرگ است.

2- بروز صاعقه قرمز به معني بارش باران است.

3- بروز صاعقه زرد به معني وجود گرد و غبار زياد در هوا است.

4- بروز صاعقه سفيد به معني خشكي و عدم رطوبت هواست و اغلب باعث آتش سوزي در جنگلها ميشود.

تخلیه الکتریکی شدید و بسیار سریع در هوا را صاعقه می گویند. یکی از خطرناکترین تهدیدات طبیعت و کوهستان است و در برخورد با آن باید بر اساس آموخته ها و دانش خود عمل کنیم چرا که غریزه در مورد صاعقه معمولاً اشتباه عمل میکند.

صاعقه و رعد و برق

مطالب مشابه :

سمپل با صدای رعد برق و بارو

رعد و برق و صاعقه چيست ؟

بارش باران و رعد و برق در مانیتور شما با Rainy Screensaver 2.2.3

صاعقه و رعد و برق

رعد و برق (فیزیک)

صاعقه و رعد و برق

رعد و برق

تاثیر رعد و برق بر خطوط انتقال

جزئیات یک رعد و برق با ۷۲۰۷ فریم در ثانیه / فیلم