ما لا تعرفه عن البرق

2015-11-19 13:24:07 صفحة الطباعة

البرق:

هو الضوء المبهر الذي يظهر فجأة في قلب السماء في الأيام التي تسوء فيها أحوال الجو، وهو عبارة عن الضوء الناشئ نتيجة تصادم سحابتين أحدهما تحمل الشحنة الكهربائية السالبة والأخرى تحمل الشحنة الكهربائية الموجبة وبذلك ينتج عن التصادم شرارة قوية تصدر على هيئة الضوء الذي نراه فجأة ثم يختفي في الأيام ذات الطقس السيء، كما أن هذا الضوء يعقبه صوت عالٍ قادم من السماء وهو ما يسمى بالرعد، والاثنان معاً يطلق عليهما اسم الصاعقة.

الاسم بالانجليزية: Lightning

و قبل التطرق إلي بقية المعلومات عن البرق لا بد أن نفهم ما هو الرعد و الصاعقة أولا:

1. الرعد:

هو الصوت الذي يصدر مصاحباً للمعان البرق، و ليس العكس كما يخطئ البعض.

الاسم بالانجليزية: Thunder

يختلف صوت الرعد من فرقعة حادة إلى دوي منخفض وذلك اعتماداً على طبيعة البرق وبعد السامع عن المصدر، ويسمى صوت الرعد ايضاً الهَزيم.

أما سبب تأخر صوت الرعد أحيانًا و هو لأن البرق أسرع من الصوت، و لكن هناك تلبس فيما يتعلق بسرعة البرق/الصاعقة فهناك فرق بين سرعة الضوء و البرق، إذ تبلغ سرعة البرق بضعة عشرات إلى مئات من الكيلومترات في الثانية الواحدة (أي: قد تصل إلى 250 كيلومتر في الثانية للقائد و100 ألف كيلومتر في الثانية للدارة المقصورة الراجعة من الأرض)، بينما الصوت فيبلغ 340.29 م/ث فقط.

أما سبب حدوث الرعد فيحدث الرعد فيزيائياً نتيجة نشوء ازدياد مفاجئ في الضغط ودرجة الحرارة في وسط الهواء المحيط بسبب حدوث البرق، هذا التمدد يشكل بدوره موجات صدمة صوتية تتمثل بصوت الرعد.

و الكل يعلم عن سورة الرعد في القرآن الكريم و سبب تسمية السورة بهذا الاسم و هو أن الرعد جمع النقيضين فهو على كونه مخيفاً في ظاهره إلا أنه فيه الخير كله من الماء الذي ينزل من السحاب الذي يحمل الماء والصواعق وفي الماء الإحياء وفي الصواعق الإفناء والهلاك وقد قال القائل: "جمعُ النقيضين من أسرار قدرته هذا السحاب به ماءٌ به نار"، خصوصا إن السورة تقرر وحدانية الله والرسالة والبعث والجزاء، وتدور السورة حول محور مهم هو أن الحق واضح بيّن راسخ وثابت والباطل ضعيف زائف خادع مهما ظهر وعلا على الحق ببهرجته وزيفه، وعلينا أن لا ننخدع ببريق الباطل الزائف لأنه زائل لا محالة ويبقى الحق يسطع بنوره على الكون كله، وعرضت السورة للمتناقضات الموجودة في الكون في آيات عديدة منها.

2. الصاعقة:

تحدث عندما يكون التفريغ الكهربائي بين أسفل السحابة ذات الشحنات السالبة مع الشحنات الموجبة على سطح الأرض وما عليه من أجسام مما يؤدي إلى حدوث وميض يمتد من الأرض إلى أعلى، و هو نفسه البرق.

الاسم بالانجليزية: Lightning strike

المعروف عن الصواعق قدرتها الرهيبة على حرق و ضرب الأشجار و الأراضي لدرجة إن هناك حرائق قد نشبت بسبب صاعقة، و إذا أصابت الصاعقة شخصًا فإنها قد تقتله بكل تأكيد إلا إذا كتب له العمر المديد، ناهيك عن الإصابة بالحروق الخطرة الناجمة عن الصعق، و لا تستغرب أن ترى أشجارًا مقسمة إلى قسمين لشدة قوة الصاعقة.

و حتى إن لم تصبك الصاعقة و كانت المسافة بينك و بينها أمتار فقط يكفي أن تشعر بموجتها الصادمة الناتجة عن ضربها للأرض بجسمك، هذا في حال إن لم تتعرض لكهرباء الصاعقة القاتلة.

فإذا تعرض الشخص للصعقة فيما لو سار فوق سهل منبسط أو وقف في ماء ضحل عند شاطئه المنخفض فيصبح جسمه أكثر الأشياء الموجودة حوله ارتفاعاً فيهيئ للصواعق أقصر الطرق الموصلة لتفريغ الشحنة.

كما أن الحقول المكشوفة أو الرطبة وحمامات السباحة وسواحل البحار والمباني القصيرة غير المحمية والخيام تعتبر بالغة الخطورة وتشكل الأشجار المنعزلة الواقعة فوق قمم التلال خطراً خاصة وأنها تجذب الصواعق ويكون للتيار الكهربائي الساري في جذبها تأثيرات قوية جداً تكفي لقتل شخص يقف إلى جوارها أو يجلس تحتها ومن مصادر الخطر الأخرى المرتبطة بالصواعق.

أسوار الأسلاك المعدنية الممتدة على قوائم خشبية فلو كانت قوائمها جافة لما وجدت الصواعق السارية في الأسلاك المعدنية سبيلاً الى التسرب إلى الأرض، أما إذا وجد شخص على هذه الأسلاك فسيكون موصلاً جيداً للصاعقة، فإما أن تصيبه رجفة مفاجئة أو أن يبلغ التيار من الشدة ما يكفي للقضاء عليه.

إجراءات كفيلة للحماية من مخاطر الصواعق تتمثل في:

 1. البحث عن مكان آمن بمجرد اقتراب العواصف الرعدية، ومن الأماكن الآمنة التي يمكن اللجوء إليها عند اقتراب العاصفة الرعدية السيارة أو المباني مثلاً .

2. عدم اللجوء إلى المباني غير المحمية، أو الأشجار المنعزلة الواقعة على قمم التلال، أو الخيام أو الاقتراب من أسلاك الأسوار المعدنية فالمعادن من أكثر الأشياء جزبًا للبرق.

3. لحماية المباني والمنشآت يتم استعمال ( مانعات الصواعق ) التي تفرغ التيار الكهربائي إلى الأرض كما يجب الحذر من الجلوس أو الاقتراب من الأشجار العالية والتي تعلو رؤوسها سطوح المنازل حيث أنها من المواقع الطبيعية للصواعق.

البرق يضرب أحد مدن سلوفاكيا (صاعقة).

البرق فوق مدينة رمني بإيطاليا (صاعقة).

هذا ما يتعلق بالصواعق و الرعد.

خصائص البرق:

* متوسط الصاعقة التي تضرب محملة بالشحنات السالبة هو 30 كيلو أمبير، وتنقل ما قيمته خمسة كولومات و 500 جول من الطاقة، الصواعق الشديدة للبرق من الممكن أن تحمل ما قيمته 120 أمبير و 350 كولوم، الجهد الكهربائي متناسب مع طول الصاعقة.

* متوسط الصاعقة التي تضرب محملة بالشحنات الموجبة، تحمل 300 أمبير من الطاقة الكهربائية، ما يساوي عشرة أضعاف متوسط الصاعقة المحملة بالشحنات السالبة.

* ترفع ضربة البرق درجة حرارة الهواء بشكل متزايد للأماكن الملاصقة للضربة إلى حدود 20000 °م (36000 °ف) - حوالي ثلاثة مرات درجة حرارة سطح الشمس، ويقوم حينها بضغط الأجواء الصافية المحيطة بالضربة وينتج موجة صدمة أسرع من الصوت، والتي تضمحل إلى موجة صوتية والتي تسمع وتسمى بالرعد.

* الضربة المعاكسة لصاعقة البرق تتبع شحن للقناة لما عرضة سنتيمتر (0.4 إنش).

* ليس فقط في حالة الانكسار الكهربائي في الهواء، يكون البرق في أوج تطوره، مع أنها توفر ما قيمته ثلاثة ملايين فولت لكل متر.

* الحقول الكهربائية المحيطة مطلوبة من أجل توالد وتنامي عملية البرق، والتي تكون أحد أو اثنين من القيمة الأساسية، أقل من مقاومة الانكسار الكهربائي.

* الجهد الكامل ينحدر داخل قناة لصاعقة معاكسة تطورت إلى حدٍ جيد، على حسب ترتيب المئات من الفولتات لكل متر بسبب شدة التأين للقناة، مما ينتج خروج قوة حقيقة تقدر بالميغا واط لكل متر لقوة صاعقة عكسية قيمتها 100 أمبير.

* متوسط العلو لمخرجات طاقة كهربائية لصاعقة واحدة، هو حوالي تيرا واط (1012 W) وتدوم مدة الضربة لثلاثين مايكرو ثانية.

خريطة للعالم تبين تردد ضربات الصاعقة، في ومض البصر لكل كم² لكل سنة. يضرب البرق بشكل متردد غالباً في جمهورية الكونغو الديموقراطية. جمعت البيانات بين 1995–2003 من محقق البصريات المتنقل ومن حساسات تصوير الصواعق.

سرعة البرق:

* قد تصل إلى 250 كيلومتر في الثانية للقائد و100 ألف كيلومتر في الثانية للدارة المقصورة الراجعة من الأرض.

* على الرغم أن سرعة الذيل الأسفل التي تغادر سحابة إلى الأرض أكثر من غيرها عادة إلا أنها أقل بكثير من سرعة الضوء.

أما حدوث الذيل:

وهو أن عملية التفريغ محتوية على إلكترونات تم فصلها عن ذراتها فإنها تتسارع تحت تأثير المجال الكهربائي الناجم عن فرق الجهد الكهربائي بين السحابة وبين الأرض، فتصطدم هذه الإلكترونات بجزيئات وذرات أخرى في طريقها محررة إلكترونات أخرى، مخلفة بالتالي قناة من الهواء المتأين.

من ناحية أخرى فإن هذه العملية لا تتم دفعة واحدة وإنما على دفعات متتالية، إذ يأخذ "القائد" -leader (أول ضربة للتفريغ البرقي) مجراه على مراحل، محدثاً برقاً على طول 30 متر تقريبا في كل مرحلة وبزمن مقداره حوالى ميكرو ثانية (جزء من مليون من الثانية). كما أن هناك فترة توقف تبلغ حوالى 50 ميكرو ثانية بين كل مرحلة والتي تليها.

عند اقتراب الشحنات من الأرض يحدث التحام بينها وبين الشحنات الصاعدة من الأرض مكونة قصر في الدائرة.

* تبلغ سرعة عودة البرق من الأرض نحو المنطقة المتأينة سرعات عالية قد تصل إلى ثلث سرعة الضوء، مخلفاً الجزء الأعظم من الضوء الوهاج.

البحوث العلمية التاريخية:

بنيامين فرانكلين (1706-1790) سعى لاختبار نظرية أن الشرار يتشارك في بعض التشابه مع البرق باستخدام البرج الذي كان يتم بناؤه في فيلادلفيا. في انتظار الانتهاء من البرج، حصل على فكرة استخدام جسم طائر مثل طائرة ورقية، خلال العواصف الرعدية التالية، والتي كانت في يونيو 1752، ذكر أنه رفع الطائرة الورقية في السماء، بمرافقة ابنه الذي يرافقه كمساعد له.

على نهاية السلك قام بإرفاق مفتاح، وربطه مع صندوق بريد عن طريق خيط حريري، ومع مرور الوقت، لاحظ فرانكلين الألياف التي تم خسارتها تتمدد لخارج الخيط؛ ثم جلب يده بقرب المفتاح وقفزت شرارة، الأمطار التي سقطت خلال العاصفة قد أرهقت الخيط وجعلته موصلا للكهرباء.

لم يكن بنجامين فرانكلين أول من يقوم بتجربة الطائرة الورقية، توماس فرانسوا ديلابارد و ديلورس قاما بها في مارلي-لا-فيل في فرنسا قبل بضعة أسابيع من تجربة فرانكلين.

في سيرة فرانكلين الذاتية المكتوبة بين عامي (1771-1788) والمنشورة لأول مرة في 1790، صرح فرانكلين أنه قام بالتجربة بعد تجربة الفرنسيين التي وقعت قبل أسابيع من تجربته، دون علم مسبق له 1752.

بعد انتشار أخبار التجربة وتفاصيلها، قام البعض بمحاولة تكرار لها، مهما يكن، التجارب التي تتضمن استخداما لبرق تكون خطرة دائماً وتكون مميتة بشكل متكرر.

إحدى أشهر حالات الوفاة المعروفة التي كانت في فترة مقلدين فرانكلين هو البروفيسور جورج ريتشمان من سانت بترسبرغ في روسيا، قام بتجهيز عدّة مشابهة لعدّة فرانكلين كان ينوي القيام بها في كلية العلوم عندما سمع صوت برق، ذهب وقتها إلى البيت مسرعاً ومعه حافر قوالب معدني لكي ينتهز الفرصة. وفقاً للشهود، عندما كانت التجربة قيد التجهيز، ظهرت كرت برق واصطدمت في رأس ريتشمان، مما أدى إلى وفاته.

على الرغم من أن التجارب في وقت فرانكلين أظهرت أن البرق يقوم بتفريغ الكهرباء الساكنة، كان هناك تغيير طفيف حيال فهم نظرية البرق (خصوصاً عن كيفية نشوئها) لمدة 150 عاماً.

الدفعات الجديدة من الباحثين الجدد يأتون من مجالات هندسة الطاقة: كما في خطوط نقل الطاقة الكهربائية دخلت حيّز الخدمة، يحتاج المهندسون معرفة الكثير عن البرق لتوفير حماية كافية للخطوط والمعدات.

في 1900 قام نيكولا تيسلا بتوليد برق اصطناعي عن طريق استخدام ملف تيسلا كبير، مما يتيح من توليد تردد جهد عالي ضخم بما يكفي لإنشاء برق.

تكوين البرق:

لازالت الدراسات جارية عن كيفية نشوء البرق و تكوينه و إلى يومنا هذا لا نعرف سوى القليل عن البرق، بل حتى هناك صور و فيديوهات تم التقاطها لعدة ظواهر غريبة للبرق و غير مفهومة و أشكال عدة.

و المعروف إن البرق كونه كهرباء فهو سالب الشحنة، و لكن هناك برق نادر يسمى بالبرق الموجب أحد أنواع البرق و أندرها على الإطلاق والتي تتكون من شحنات موجبة يتم شحنها من الغيوم الرعدية.

و هناك فرضيات لتكوين البرق:

1. فرضية الحث كهروسكوني.

2. فرضية الاستقطاب الميكانيكي.

3. التكوين المرشد والصاعقة المعاكسة.

4. التفريغ.

5. نظرية جوريفيتش لهروب الانكسار.

6. أشعة جاما ونظرية هروب الانكسار.

7. إعادة الصعق.

غير أن آخر دراسة كانت من علماء بريطانيين كما تناقلتها بعض المواقع الإخبارية، فقد قالوا إنهم وجدوا إن الصواعق والبرق تحدث عندما تصطدم جزيئات متجمدة مع الغيوم خلال العواصف بما يوجد على الفور تياراً كهربائياً ضخماً يتم تفريغه بالبرق الذي يراه الناس.

وفيما يتفق العلماء بشأن كيفية حدوث البرق بشكل عام فإنهم ينقسمون حول كيفية ولادة طاقة تتحول إلى صاعقة كبيرة لدرجة كافية أن تصل إلى الأرض، وبحسب الباحثين في جامعة "ريدنج" البريطانية فإن التيارات الناتجة عن الشمس من قبل جزيئات طاقة عالية، والتي تُسمى "الرياح الشمسية" تقوم بإيجاد الطريق الذي يستخدمه البرق من أجل الوصول إلى الأرض، وعندها تتحول الطاقة الناتجة في السماء إلى صواعق تضرب الأرض.

ويقول الباحثون إن الرياح الشمسية التي تقوم بدفع الجزيئات بسرعة خارقة تبلغ نحو مليون ميل في الساعة، هي التي تقوم بإيجاد الطريق اللازم لإرسال الصاعقة من السماء إلى الأرض، وبحسب الباحثين فإن "الأشعة الكونية" تمثل مصدراً آخر محتملاً للجزيئات المشحونة التي تنتج الصواعق والبرق، وتأتي هذه الأشعة من عمليات انفجار لنجوم في الطرف الآخر من الكون.

و يضيفون إنه من المفترض أن تكون هذه النتائج التي توصل إليها الباحثون البريطانيون مفيدة للمتنبئين الجويين، في الوقت الذي تقوم فيه وكالة ناسا الفضائية الأميركية برصد التيارات التي تنتج عن الجزيئات المشحونة التي يدور الحديث عنها، وتتمكن من خلال ذلك بالتنبؤ بالعواصف والأعاصير الخطرة قبل حدوثها بأسابيع.

وقال الدكتور كريس سكوت، من فريق البحث التابع لجامعة "ريدنج" البريطانية إن "حدوث الصواعق وتمكنها من اختراق الهواء يتطلب طاقة أكبر بكثير من تلك الموجودة في الغيوم، حيث أظهرت الاختبارات أن الطاقة المطلوبة لذلك تصل إلى 150 كيلوفولت لكل متر من أجل إيجاد الصاعقة، فيما علينا أن نتوقع بشكل عام أن الطاقة الموجودة في الغيوم لا تزيد عن 30 كيلوفولت لكل متر فقط".

وأضاف: "نحن نعتقد أن تيارات الرياح الشمسية عالية السرعة تزودنا بطاقة كافية فقط لإثارة الصواعق داخل الغيوم، والتي تكون جاهزة لتخرج". ويقول سكوت إن "هذه المعلومات من شأنها أن تكون مفيدة عندما يتم التنبؤ بالأحوال الجوية على المدى البعيد".

وقام فريق البحث بتحليل حركة الصواعق التي ضربت بريطانيا خلال الفترة من عام 2000 وحتى عام 2005 من أجل التوصل الى هذه النتائج. وتبين أنه خلال أربعين يوماً من وصول الرياح الشمسية فإن متوسط الصواعق التي ضربت المملكة المتحدة كان 422 مرة، أما في الأربعين يوماً التي تسبق وصول الرياح الشمسية فإن متوسط عدد الصواعق التي ضربت بريطانيا كان 321 مرة فقط، وهو ما يؤكد الارتباط الذي يدور الحديث عنه بين هذه الرياح وبين وصول الصواعق إلى الأرض.

أنواع البرق:

هذا بعض من أنواع البرق:

1. البرق الموجب (Positive lightning).

2. البرق من السحاب للأرض (Cloud-to-ground lightning).

3. البرق الخرزي (Bead lightning).

4. البرق الشريطي (Ribbon lightning).

5. البرق المتقطع (Staccato lightning): وهي صعقة برق من نوع (من السحاب للأرض) والتي تدوم مدتها خلال فترة قصيرة، تظهر بشكل فردي ذات ومضة ساطعة وغالباً ما يكون لها تفرعات.

6. البرق المتفرع (Forked lightning): وهو اسم ليس للاستخدام الرسمي للبرق من نوع (من السحاب للأرض) والتي تظهر تفرعات تسمى بـ (البرق المتفرع).

برق من نوع السحاب إلى الأرض المتفرع

7. من الأرض للسحاب (Ground-to-cloud lightning).

8. من السحاب للسحاب (Cloud-to-cloud lightning).

9. البرق الورقي (Sheet lightning): هو الاسم الغير رسمي للبرق من النوع (من السحاب للسحاب) والذي يصور انتشار السطوع لسطح الغيمة، والتي يتم نشؤها بسبب إخفاء مسار التفريغ الحقيقي.

10. البرق الحراري (Heat lightning): يحدث بينما يكون من الصعب جداً سماع الرعد، يحصل هذا بسبب أن البرق يولد صوت بعيد جداً ويتبدد هذا الصوت قبل الوصول للمراقب (الشخص الحاضر).

11. البرق الجاف (Dry lightning): يستخدم هذا المصطلح في الولايات المتحدة للبرق الذي يحدث بدون وجود ترسبات على السطح؛ هذا النوع هو المتسبب الأول بحرائق الغابات، السحاب المترسب ينتج البرق لنفس السبب الذي تنتجه الغيوم السوداء. يحدث هذا النوع عندما تكون الطبقات الجوية العلوية للغلاف الجوي أبرد والسطح يكون أسخن بدرجات عالية بسبب حرائق الغابات أو البراكين .. إلخ، النقل الحراري سوف يحصل ويولد حينها النقل الحراري البرق. لهذا السبب، تولد النار البرق الجاف من خلال تطورات عواصف رعدية أكثر جفافاً والتي تتسبب بدورها بالمزيد من الحرائق.

12. البرق الصاروخي (Rocket lightning): وهو نوع من التفريغ السحابي، أفقي عموماً وعلى قاعدة السحابة، مع ظهور قناة واضحة للتطور من خلال الهواء، بسرعة يمكن مشاهدتها، غالباً بشكل متقطع.

13. كرة البرق (Ball lightning)، ظاهرة غريبة و من السهل تمييزها، و هي ظاهرة يعتقد بأنها مناخية غير مفسرة بشكل جيد حتى الآن، بحسب تقارير الشهود تظهر كرة البرق في هيئة كرة ضوئية قد يتراوح قطرها بين عدة سنتمترات إلى بضعة أمتار، تحدث أثناء العواصف الرعدية وأحيانا بدونها.

تقترح أحد النظريات الحديثة بأن هذه الكرات البرقية تنشأ من تأين الهواء والغبار بجسيمات ألفا أثناء انحلال الردون في الجو الغابر.

من جهة أخرى فإن دراسة حديثة تشكك في صحة هذه الظاهرة بالشكل الذي رواه العديد من الشهود.

و قد قيل حول هذه الظاهرة العديد من الخرافات و الروايات لشدة غرابتها.

14. برق الغلاف الجوي العلوي (Upper-atmospheric lightning)، و ينقسم إلى عدة أنواع مثل برق الأشباح، النفاث الأزرق، النفاث العملاق، و الإلفس.

15. برق الأشباح (Sprites lightning)، سهل التمييز و هو من النوع (14)، و هو الأشهر من أنواع البرق الغلاف الجوي العلوي، ففي النصف الأيسر للصورة يظهر برق الأشباح، بينما الأيمن فيظهر نوعي النفاث الأزرق و العملاق، للعلم برق الأشباح يعمل على تصريف البرق الموجب.

دقق في الصور و سترى برق أشباح أحمر تحميل الصورة

16. برق النفاثات الزرقاء (Blue jets lightning): و يتميز بلونه الأزرق.

ملاحظة: برق النفاثات العملاق، مثل برق النفاثات الأزرق و لكنه أضخم (Gigantic jets).

17. برق الأقزام (Elves lightning).

صورة عامة للنوع 17، 16، 15 و 14.

ملاحظة: هناك فرق بين النفاث الأزرق و البادئات الزرق، فالأخيرة مثل النفاث الأزرق و لكنها أكثر إشراقًا و أقصر.

18. Sympathetic lightning: برق مائل و منطلق بشكل حر و لمسافة طويلة، و قد يظهر هذا البرق في مجموعات.

19. Superbolt: و هو برق يتميز بلمعان أشد بمائة مرة عن العادي، على الأرض مليون صاعقة هي من هذا النوع.

20. Clear-air lightning: برق ينتج من جو غائم بشكل جزئي لا تحتوي على غيوم قريبة من بعضها بشكل كاف لتوليد البرق، الأوروبيون و الآسيويون عرفوا هذا النوع من البرق، ففي البحيرات الكبيرة أو مداخل المحيط أو الخليج و إذا كانت العاصفة في الأفق القريب على هذه المناطق و بارتفاع 26 كم أو 16 ميل، قد يحدث هذا البرق، و يعرف أيضًا باسم "a bolt from the blue" (صاعقة من الأزرق).

21. برق القناة السلسة (Smooth Channel lightning): و هو صاعقة من نوع الأرض إلى السحاب، و يحدث بسبب قرب السحب ذات الشحنة الموجبة من الأرض، و يكون الجزء السفلي الظاهر هو القناة السلسة أما القائد (أي في الأعلى في الغيوم) فيحدث تفرع داخل الغيوم لكن غير ظاهر للعيان.

و هناك أنواع أخرى كثيرة.

البرق البركاني:

و يسمى بالإنجليزية (Dirty thunderstorm)، ظروف هذا البرق مختلفة تماما، و البرق البركاني ظاهرة جوية تتكون من البرق و عمود من السحب البركانية، و إلى يومنا هذا لازالت تعتبر ظاهرة نادرة وغامضة جداً، غالباً ما يخلف دماراً واسعاً وخسائراً فادحةً.

لا يوجد تفسير علمي دقيق لهذه الظاهرة النادرة الا أن التفسير المنطقي لهذه الظاهرة هو نتيجة للجسيمات الموجبة الشحنات التي ينفثها البركان الى الهواء وعند وصولها لمناطق مشحونة بشحنة سالبة يبدأ التفريغ الكهربائي على شكل بروق وصواعق لمعادلة الشحنات في الهواء.

لكن الدراسات لا تستبعد نهائيا دور الجسيمات المتجمدة كالثلج في هذا، خصوصًا إن الثورات البركانية يمكنها تحرر نسبة كبيرة من المياه مما قد يساعد على تأجيج العواصف الرعدية، فبذلك يحتمل أن سر تكوين هذا البرق يعود إلى نشاط الصخور البركانية و الرماد و الثلج معًا.

تأثير البرق في المحيطات:

أظهرت السجلات التي التقطتها ناسا لسلاسل الأعاصير والبرق حول الكرة الأرضية بأن غالبيتها العظمى تحدث في اليابسة فقط بالرغم من المساحة الغالبة للمياه. يكمن أحد الأسباب في أن الصاعقة تبحث غالباً عن أقصر مسار وتمثل اليابسة المسار الأقصر كونها أعلى ارتفاعا عن مستوى سطح البحر وهذا يفسر سبب ندرة حوادث الصواعق للكائنات البحرية.

الجدير بالذكر أن الكائنات البحرية تبقى على قيد الحياة تقريبا حتى مع ضرب الصاعقة لسطح المياه ويعود ذلك لعدم قدرة البرق على اختراق السطح المائي لمسافات أعمق حيث تختبئ هذه الكائنات. إن صعوبة اختراق البرق لمسطح مائي هي بسبب ظاهرة تدعى تأثير القشرة- Skin effect وتقوم هذه الظاهرة بتحويل قشرة الموصل الخارجية إلى عنصر حثي تزداد معاوقته بزيادة تردد الدائرة الحثية أو بنقص زمن الانتقالية وكذلك بزيادة مقاومة الموصل النوعية (الماء المالح هنا أكثر مقاومية من الموصل المعدني). مع ذلك تظل الصاعقة خطرا يهدد الكائنات التي تسبح على سطح المياه كالبشر كون تيار الصاعقة منتشرا حول نقطة الضربة لمسافات كبيرة على السطح.

مانع الصواعق:

مانع الصواعق (بالإنجليزية: Lightning rod) و هي مادة معدنية متصلة مع الأرض ولها طرف مدبب يثبت على الأرض لجمع الشحنات وجذبها ولهذه الأداة فائدة كبيرة فهي تمتص التيار الكهربائي الهائل الناتج من الصواعق، اكتشفه العالم بنيامين فرانكلين.

الغرض: هو حماية الأجهزة والمعدات الكهربائية المركبة بالخطوط الهوائية (سكاكين – عازلات ....) من زيادة الجهد Over Voltage الناتج من العوامل الجوية (صاعقة).

المكونات:

تتكون مانعة الصواعق من ثلاثة أجزاء رئيسية هي:

1- الجسم الصينى.

2- مقاوم.

3- الثغرات الشرارية.

وتصنع المقاومة من مادة الفيليت او من النوع Thyrite الأمريكي ومن مادة فاريستور Varistora في النوع الفرنسي.

بالنسبة للمواد المذكورة في المقاومة هي مواد شبه موصلة تعتمد فيها المقاومة على قيمة الجهد، ففي حالة الجهد العدي تصبح مواد عازلة (ذات مقاومة كبيرة)، و في زيادة الجهد تقل مقاومة هذه المواد أي تصبح موصلة.

Ground wire، وهو نظام يستخدم لحماية خطوط النقل Transmission Lines من الصواعق عند الجهود المختلفة ودائما ما توضع في أعلى منطقة في البرج.

لكى تكون الحماية فعالة يجب أن يكون البرج المثبت على الـ Lightening arrestor أو الـGround wire  له أراضي جيدة.

طريقة عملها: يعمل على تسهيل تسرب الشحنات الكهربائية الناتجة من احتكاك السحب الى الأرض حينما تتولد الشحنة الكهربائية وتهبط الى الأرض الجزاء السالب تستقبلها الجزء العالي سالب من مانع الصواعق ويحدث عملية تفريق للشحنات الموجبة لكى تسكن في الأرض عن طريق مانع الصواعق من غير أحداث خسائر.

اين تركب مانعات الصواعق؟

تركب مانعات الصواعق قبل المحول وذلك للحماية ضد زيادة الجهد الناتج من حدوث الصاعقة Lightening ويتم توصيل الطرف العلوى لمانعات الصواعق بخط التغذية للجهد المتوسط بموصل له نفس مساحة مقطع الخط أو التفريعة ونفس النوع وذلك عن طريق وصلة مسمارية وكذلك يتم توصيل الطرف السفلى لمانعات الصواعق بسلك الأرضي.

- يتم تركيب مانعات الصواعق في بداية ونهاية الخط.

- بالنسبة للمحطات الكهربية فإنها تخضع لنظام الحماية الصاعقية بصرف النظر عن مكان تواجدها.

- المناطق العمرانية المتكاملة فتظهر أهميته تواجد الأبنية شاهقة الارتفاع حيث يتم وضع مانعة الصواعق عليها وتعمل بدورها كمظلة واقية من التأثيرات الصاعقية.

- أما في المناطق الصحراوية فإنه لا توجد أبنية مرتفعة ولذلك تكون الأبنية المنخفضة الارتفاع عرضة لخطر الصواعق ولحمايتها يتم وضع أجهزة الحماية فوق مآذن المساجد وأبراج المراقبة العالية.

حساب المسافة بين البرق و الفرد:

كثيراً ما نتعرض لعواصف مطرية يُصاحبها حدوث البرق والرعد، والمُتابع لهذه العواصف يُلاحظ بلا شك اختلاف التوقيت الزمني بين مُشاهدة البرق وسماع صوت الرعد، ويتفاوت الفاصل الزمني بين رؤية البرق وسماع الرعد بحسب بعد البرق عن منطقة تواجدك، فكلما كان البرق أبعد كلما تأخر سماع صوت الرعد.

ولحساب بُعد البرق عن الشخص بمعادلة رياضية بسيطة:

3/(الفرق الزمني ما بين البرق و الرعد بالثانية) = الفرق بالكيلومتر.

أو: 5/(الفرق الزمني ما بين البرق و الرعد بالثانية) = الفرق بالميل.

أو: 340 * (الفرق الزمني ما بين البرق و الرعد بالثانية) = الفرق بالمتر.

أو: 1130 * (الفرق الزمني ما بين البرق و الرعد بالثانية) = الفرق بالقدم.

يتم حساب الفرق الزمني ما بين لمعان البرق وسماع صوت الرعد (بالثانية)، ثم تقسيم النتيجة على الرقم الثابت 3 والنتيجة هي البُعد عن العاصفة الرعدية مُقرباً بحدة الكيلومتر (كل كيلومتر =1000 متر) أو الميل (1 ميل = 1609.344 م أي 1.609344 كم)، الأفضل استخدام قياس الكيلومتر لأنه رقم ثابت و متعارف عليه دوليًّا أما الميل فهو ليس كذلك و قد تختلف قيمته لكنه يستعمل بكثرة في الولايات المتحدة الأمريكية.

مثلا بعد صدور البرق/الصاعقة سمع صوت الرعد بفارق 5 ثوانٍ، فنحسب 3/5 = 1.7 كم تقريبا، أي المسافة الفاصلة بينك و بين البرق هي 1.7 كم.

ملاحظة هامة: إلى الجانب الاحتماء من الصواعق كما ذكر أعلاه، إذا كنت في مكان شاسع جدا و مفتوح (أي على سفر برًّا مثلا) و قد سقطت صاعقة/برق احرص أن تكون المسافة على الأقل 5 كم، و إذا كنت في السيارة فلا تغادرها (لأن عجلات السيارة تعمل كعازل عن الأرض المشحون في حال لو ضرب في المكان صاعقة) إلا في مكان آمن.

اقرأ أيضا:

العواصف الرعدية

البرق الوردي (موجب)

الأعاصير أو Cyclones

الإعصار القمعي أو Tornado

الإعصار الاستوائي أو Tropical cyclone (للعلم الـ (Hurricane أو typhoon) هو أحد تصنيفات أو مسميات العواصف الاستوائية).