نوری خیره کننده و صدایی مهیب و کوبنده ! ؛ معمولا اینها تنها شاخصه هایی هستند که ما از صاعقه می شناسیم . اسم هایی که ساکنان 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 کنند .
صاعقه چیست ؟
وقتی بار الکتریکی انباشته شده در ابرها تخلیه شده و به صورت یک قوس الکتریکی به زمین برخورد کند ؛ صاعقه اتفاق می افتد. توضیح : در آسمان و بین خود ابرها نیز قوس های الکتریکی ایجاد می شود اما این نوع از صاعقه بیشتر مورد توجه صنایع و ورزشها هوایی است و در کوهنوردی 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.که گیاهان میتوانند از این نیتروژن استفاده کنند. 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 چگونه رخ می دهد؟…….
هنگام طوفان یا حرکت بادهای بزرگ ، بار الکتریکی زیادی در ابرها ذخیره می شود و به اصطلاح ابرها باردار می شوند. بدین ترتیب ابر تبدیل به یک منبع انرژی بسیار عظیم می شود که بر فراز آسمان در حرکت است . این ذخیره انرژی آنقدر ادامه پیدا می کند تا ابر از انرژی الکتریکی اشباع شده و در اولین فرصت ممکن ، انرژی خود را تخلیه می کند . معمولا بهترین محل برای این تخلیه زمین است زیرا زمین آنقدر بزرگ است که هرگز از الکتریسیته اشباع نمی شود . بنابراین ابر ابتدا هوای اطراف خود را با ” یونیزه ” کردن مستعد عبور جریان برق کرده ، سپس انرژی خود را از میان هوای یونیزه شده عبور داده و در زمین تخلیه می کند.
اما مقدار انرژی تخلیه شده ، سرعت تخلیه و اثرات آن چقدر است؟
صاعقه یکی از قدرتمندترین ، خطرناکترین و عجیب ترین پدیده های طبیعی است . پدیده ای با میلیاردها ” وات ” انرژی و اثراتی متعدد و باورنکردنی مانند تولید هزاران درجه حرارت ، تولید گازهای مسموم ، ایجاد امواج نیرومند و …
صاعقه چه مشخصاتی دارد ؟
صاعقه ویژگی های منحصر به فردی دارد که آنها را در هیچ رخداد طبیعی دیگری نمی توان یافت . ویژگی هایی که عمدتا از الکتریسیته خاص صاعقه نشات می گیرند . مهمترین این خصوصیات عبارتند از : ولتاژ صاعقه ، جریان صاعقه ، قدرت صاعقه ، سرعت صاعقه و دفعات تکرار صاعقه
ولتاژ صاعقه
ولتاژ صاعقه معمولا بین ۱۰ تا ۲۰ میلیون ولت در نوسان است و بعضا تا ۱۰۰.۰۰۰.۰۰۰ ولت هم افزایش پیدا می کند . بزرگی این رقم را وقتی بهتر درک می کنید که آن را با برق شهر ( ۲۲۰ ولت ) مقایسه کنید . به عبارت دیگر ولتاژ صاعقه آنقدر زیاد است که می تواند بر مقاوت بسیار زیاد ” هوا ” در برابر عبور جریان برق ، غلبه کرده و از آن بگذرد !
جریان صاعقه
این جریان در حدود ۱۰.۰۰۰ آمپر شدت دارد . اما این مقدار همیشگی نیست و گاه تا ۲۰۰ هزار آمپر هم می رسد ( کنتور منزل شما حداکثر ۲۵ آمپر را از خود عبور می دهد ).
قدرت صاعقه
با توجه به مطالب بالا می توان نتیجه گرفت که صاعقه به طور معمول حدود ۱۰۰ میلیارد وات(!) انرژی تولید می کند و می تواند این مقدار را تا ۱۶۰۰۰ میلیارد وات (!) نیز بالا ببرد . نیرویی که در هیچ کجای دیگر یافت نمی شود
سرعت صاعقه
صاعقه با تمام نیروی عظیمش تنها در یک لحظه خود را از ابرهای آسمانی به زمین می رساند . اما زمان دقیق این لحظه چقدر است ؟ مشاهدات و محاسبات دقیق سازمان فضایی آمریکا ( ناسا ) نشان می دهد که تخلیه الکتریکی ابرها معمولا در مدت زمانی کمتر از چند صدم تا چند هزارم ثانیه رخ می دهند . صاعقه گاه می تواند تا ۴۰ هزار کیلومتر در ثانیه سرعت بگیرد ! یعنی می تواند در یک ثانیه ۲۰ بار مسیر رفت و برگشت تهران – مشهد را طی کند.
دفعات تکرار صاعقه در یک محدوده مشخص
وقتی در منطقه ای صاعقه ای روی می دهد ، این احتمال هست که صاعقه چندین بار دیگر نیز به آن حوالی برخورد کند اما نمی توان تعداد دقیق آن را تعیین کرد. با این وجود می توان گفت در مناطق کویری و کوهستانهای مرتفع ، احتمال برخورد پی در پی صاعقه بیش از دیگر مناطق است. همچنین برخی از نقاط کره زمین ، صاعقه خیز تر از جاهای دیگر هستند ؛ امروزه ماهواره های هواشناسی با عکس برداری های دقیق و مداوم از تمام کره زمین ، دفعات بروز صاعقه را در نواحی مختلف شمارش می کنند . این شمارش نشان می دهد که مناطق قطبی با میانگین ۳ بار صاعقه در ساعت ، کمترین و رشته کوه آلپ با ۱۰۰۰ صاعقه در ساعت ، بیشترین آمار بروز صاعقه را دارد . مناطق هیمالیایی هم از جمله سرزمین های صاعقه خیز جهان محسوب می شوند. همچنین کوههای “البرز” در ایران و کوههای “هندوکش” در افغانستان نیز از مناطق پر صاعقه جهان هستند.
از دیگر خصوصیات صاعقه ، زاینده بودن آن است ؛ به این معنی که صاعقه می تواند نور ، صدا ، حرارت و … تولید کند و همه اینها تاثیرات چشم گیری بر محیط اطراف خود دارند.
http://www.roozeshadi.com/wp-content/uploads/2012/04/saeghe-23.jpg
صاعقه به غیر از نور و صدا چه چیزهای دیگری تولید می کند ؟
صاعقه علاوه بر پیامدهای مشهودی چون نور و صدا ، بسیاری تولیدات دیگر نیز دارد که برخی از آنها خطرناک 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 کند ؟
عبور جریان برق از هر جسمی حرارت تولید می کند ، 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 شکافتن هوا و پس از آن ، هنگام برخورد با زمین حرارت تولید می کند که با توجه به جریان هزاران آمپری صاعقه ، مقدار این گرما بسیار زیاد است ؛ صاعقه در زمان برخورد با زمین ۲۰۰.۰۰۰ درجه سانتی گراد گرما تولید می کند . این مقدار حرارت می تواند یک آجر نسوز را ذوب کند ! البته این رقم همیشه یکسان نیست و با توجه به جنس خاک ، میزان رطوبت آن و سایر عواملی که مقاومت زمین را در برابر جریان برق ، کم یا زیاد می کند متفاوت است . در نظر داشته باشید که زمین در برابر جریان عادی برق بسیار مقاوم و کاملا عایق (نارسانا) است و تنها جریانهای فوق العاده زیادی مانند صاعقه می توانند از زمین عبور کنند. حرارت حاصل از صاعقه می تواند انسانی را در یک لحظه به ذغال تبدیل کند یا مشتی از خاک را با ذوب کردن به سنگ تبدیل کند و یا درخت تنومندی را به آتش بکشد .
صاعقه چگونه و چه مقدار نور تولید می کند ؟
همانطور که گفته شد صاعقه یک قوس الکتریکی یا به عبارت دیگر یک جرقه بسیار بزرگ است و با شکافتن ملکولهای هوا نور تولید می کند . نوری که صاعقه تولید می کند از فاصله ۱۰۰ کیلومتری قابل رؤیت است. این نور می تواند تا شعاع چند کیلومتری اطراف خود را روشن کرده و کسانی را که از نزدیک آن را ببینند به طور موقت یا دائم کور کند.
صدای صاعقه
صدا از پیامدهای همیشگی صاعقه است . این صدا بر اثر شکافته 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 : ۳۶۰ هزار کیلومتر در ثانیه و سرعت صوت : ۳۳۰ متر در ثانیه است .
موج ناشی از صاعقه
همانطور که گفته شد صاعقه را می توان نوعی انفجار نیز محسوب کرد ، خصوصا وقتی به زمین برخورد می کند. بنابراین صاعقه هم موج انفجار تولید می کند ، موجی که گاه می تواند انسانی را به هوا پرتاب کند.
صاعقه ، گاز تولید می کند
شاید یکی از عجیب ترین پیامدهای صاعقه ، تولید گاز باشد و بیشتر تعجب می کنید وقتی که بدانید این گاز ” اوزون ” است . همان گازی که با قرار گرفتن در لایه های بالایی جو ، سدی در برابر تشعشعات زیانبار کیهانی ایجاد می کند. “اوزون” در حقیقت همان اکسیژن است ولی به جای ۲ اتم ، دارای ۳ اتم اکسیژن است مولکول اکسیژن به علت مشکلات پیوندی نمی تواند به راحتی به صورت ۳ اتمی در آید و به همین دلیل مقدار گاز اوزون در طبیعت بسیار محدود است اما صاعقه این کار را به زور و اجبار انجام می دهد و اتم های اکسیژن را سه به سه به هم پیوند می زند و ” اوزون ” تولید میکند . اوزون بر خلاف اکسیژن یک گاز سمی است و تنفس آن می تواند خطرناک باشد.
برق زمینی (ولتاژ گام)
برق زمینی یا ” ولتاژ گام ” یکی دیگر از عواقب خطرناک صاعقه است ؛ برق زمینی ، جریانی است که 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 حرکت می کند اما مسیر حرکت مشخصی ندارد . معمولا قسمت عمده برق زمینی در اعماق فرو می رود اما اگر سطح زمین مرطوب ، دارای بستر سنگی یا پوشید از خاک مناسب یا علفزار باشد ، ترجیح می دهد که روی سطح زمین و در جهات مختلف ، حرکت کند . این پدیده را ولتاژ گام می نامند زیرا با وارد کردن برق از راه گامهای شخص ( پاهای او ) ، باعث برق گرفتگی او می شود. ولتاژ گام تا شعاع چندین متر در اطراف محل اصابت صاعقه پراکنده شده و اشخاصی که در مسیر حرکت او قرار گرفته باشند را دچار برق گرفتگی می کند. اینکه ولتاژ گام دقیقا چقدر برد دارد قابل محاسبه نیست و به میزان رسانایی خاک آن محل ( موارد ذکر شده در بالا) بستگی دارد ولی به ندرت دیده شده برق زمینی بیشتر از ۱۰۰ متر در سطح زمین پیش برود. ولتاژ گام مختص صاعقه نیست و در حوادث صنعت برق مانند افتادن کابل 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 یک تخلیه ی الکتریکی شدید و بسیار سریع در هواست و همین تخلیه الکتریکی است که نور و صدا تولید میکند.پیش از ایجاد رعدوبرق ابرها طی فرایندهایی بشدت باردار میشوند که این بار معمولا مثبت است, روی سطح زمین بار منفی القا میکند و به این ترتیب مجموعه ی ابر هوا و زمین به یک خازن بسیار بزرگ تبدیل میشود که لحظه به لحظه بارشان بیشتر میشود و بنابراین اختلاف پتانسیل دو قطب ان در حال افزایش است. بالاخره مقدار این بار الکتریکی انقدر زیاد میشود که اختلاف پتانسیل بین ابر و زمین به ۱۰ تا ۱۰۰ میلیون ولت میرسد.
میدان الکتریکی حاصل از چنین اختلاف پتانسیلی میتواند هوا را با اینکه در حالت عادی نارساناست در یک سیر خاص یونیزه و انرا به رسانا تبدیل میکند.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 یک ده هزارم ثانیه جریان وحشتناکی در حدود ۳۰ 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 الکتریکی را به گرما تبدیل میکند. با استفاده از اصول اولیه الکترومغناطیس میتوانید تخمین بزنید این جریان در ولتاژ ۱۰ میلیون ولت توان گرمایی در حدود ۱۰۰ میلیارد وات دارد.چنین توانی حتی در مدت زمان ناچیز – یک ده هزارم ثانیه – میتواند گرمایی در حدود ۱۰ میلیون ژول ایجاد کند این گرما باعث میشود دمای هوا در مسیر اذرخش به ۳۰ هزار درجه سانتی گراد برسد اگر کمی با قوانین حاکم بر گازها اشنایی داشته باشید می بینید که این تغییر ناگهانی دما (از حدود ۳۰۰ کلوین به ۳۰۰ هزار کلوین) حجم هوا را ۱۰۰ برابر میکند و این یعنی یک انفجار واقعی انبساط سریع و شدید هوا یک موج ضربتی shock waveدر هوای اطراف ایجاد میکند که با سرعت صوت و به شکل تندر یا رعد به گوش شما میرسد.
این از بخش صوتی ماجرا,اما گرمای ایجاد شده غیر از انبساط بلاهای دیگری هم سر مولکولهای هوا میاورد.لامپ معمولی را به یاد بیاورید (لامپ نئون مثال بهتریست) یک جریان نه چندان زیاد از رشته تنگستن میگذرد و دمای ان را به بیش از ۲۰۰۰ درجه میرساند .این دما انرژی لازم برای بر انگیختگی اتمهای فلز را فراهم میکند.اتمها بر انگیخته میشوند و در بازگشت انرژی اضافی را به صورت فوتونهای نوری ازاد میکند 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 میکند و به تابش وا میدارد و تابشی که یک مسیر نورانی بین ابر و زمین ایجاد میکند.
www.sevilbk.blogfa – بازنشر:گروه طلوع زنجان – گردآوری: دکتر حمید مساعدیان – انجمن پزشکی کوهستان ایران
دیدگاهتان را بنویسید