البرق البري

البرقاني


البرق


Lightning




كيف يحدث البرق


السحب المشحونة كهربائيًا


الضربات


أشكال البرق


الوقاية من البرق


________________________________________


البرق شرارة كهربائية عملاقة في السماء وكثيراً ما يصيب الأبنية المرتفعة(أعلى)، ومن الممكن أن يصعق البرق الإنسان، ويتلف الممتلكات، أو يسبب الحرائق.
البَرْق شرارة كهربائية عملاقة في السماء. وأغلب البرق الذي يراه الناس يكون بين السحابة وسطح الأرض. ولكن من الممكن حدوث البرق أيضًا داخل سحابة، أو بين السحابة والهواء، أو بين سحابتين. وعندما يحدث البرق في الغلاف الجوي تنتشر الطاقة الكهربائية في الهواء. وقد تصيب هذه الطاقة الطائرات المتحركة في المنطقة ببعض الضرر، ولكنها لا تسبب أضرارًا على الأرض. بينما قد يؤدي البرق الذي يصيب سطح الأرض إلى صعق الإنسان أو اشتعال الحرائق.
ويتكون البرق الذي يصيب سطح الأرض من واحدة أو أكثر من تفريغ الشحنات الكهربائية التي تسمى الضربات. ويسمى الضوء الساطع الذي نراه في ومضة البرق الضربة المرتجعة. وتتحرك الضربات المرتجعة بسرعة تقترب من سرعة الضوء وهي 299,792 كم/ثانية، وتقوم بتفريغ حوالي 100 مليون فولت من الكهرباء. كما ترفع درجة حرارة الهواء في مسارها لأكثر من 33,000°م. ومن ثم يتمدد هذا الهواء الساخن بسرعة لتنتج عنه موجة من الضغط تسمى الرعد. انظر: الرعد.
وتختلف ومضات البرق في الطول، فالومضة الحادثة بين السحابة وسطح الأرض قد يصل طولها إلى 14كم، بينما قد يزيد طول ومضة البرق المتحركة بين السحب المتجاورة على 140كم.
وقد كان البرق، على مر العصور، أحد أسرار الطبيعة الكبرى ـ وما زال تحت الدراسة حتى الآن. وقد ظن قدماء الإغريق والرومان أن البرق هو أحد أسلحة الآلهة. وفي بعض المجتمعات الإفريقية كانوا يعتقدون أن الناس والأماكن التي يصيبها البرق ملعونة. وحتى القرن الثامن عشر، كان بعض الناس في أوروبا وأمريكا يعتقدون بإمكان تفادي حدوث البرق إذا دقوا أجراس الكنائس.
وقد بدأت الدراسة الجادة للبرق نحو القرن الثامن عشر الميلادي. وكان من أوائل المهتمين بدراسة الكهرباء تجريبيًا العالم والدبلوماسي الأمريكي بنيامين فرانكلين. ففي عام 1752م برهن فرانكلين على أن البرق كهرباء، حيث ربط مفتاحًا معدنيًا في طرف خيط طائرة ورقية وأطلقها لتحلق في الهواء أثناء عاصفة رعدية. فتسببت كهرباء السحب في رفع الجهد الكهربائي، وأدى هذا الجهد الكهربائي العالي إلى حدوث شرارة كهربائية بين المفتاح والأجسام الموجودة على سطح الأرض، مما أوضح أن السحب مُكهْربة. وقد تسببت تجربة فرانكلين في وقوع حوادث خطيرة إذْ إن بعض الذين قاموا بإطلاق الطائرات الورقية للتحليق أثناء العواصف قد صعقهم البرق.
كيف يحدث البرق




قبل العاصفة تصادم الجسيمات انفصال الجسيمات
كل ما يحيط بنا في الكون يتكون من ذرّات. وعلى الرغم من أن الذرّات تكون في أغلب الأحيان متعادلة كهربائيًا، إلا أنها تصبح موجبة أو سالبة الشحنة إذا فقدت أو اكتسبت إلكترونات. وتنجذب الشحنات الموجبة والشحنات السالبة إلى بعضها بعضًا. وأثناء حركة كل منها نحو الأخرى فإنها تُكَوِّن تيارًا كهربائيًا يُحْدِث شرارة. والبرق هو الشرارة التي تنتج عن الحركة السريعة للجسيمات المشحونة كهربائيًا داخل السحب الركامية أي السحب الرعدية، أو بين إحدى هذه السحب وسطح الأرض أو الهواء أو سحابة أخرى.


سحب-أرض
السحب المشحونة كهربائيًا. لم يتأكد العلماء تمامًا من الكيفية التي تصبح بها السحب الركامية مشحونة كهربائيًا. ويعتقد معظمهم أن الشحنات تنتج من تصادم قطيرات الماء الخفيفة وقطع الثلج الدقيقة الصاعدة مع البرد، أو الجسيمات الثقيلة الهابطة انظر: السحب. وعندما تصطدم دقائق السحب ببعضها بعضًا، تكتسب الجسيمات الثقيلة شحنة سالبة، كما تكتسب الجسيمات الخفيفة شحنة موجبة، وتهبط الجسيمات سالبة الشحنة إلى الجزء السفلي من السحابة بينما تصعد معظم الجسيمات موجبة الشحنة إلى الجزء العلوي منها. وينتج البرق عندما تندفع الشحنات الموجبة نحو الشحنات السالبة ـ أو عند اندفاعها نحو شحنات عكسية على سطح الأرض ـ مكونة شرارة.


سحب-سحب
ويُسمى نوع البرق الأكثر حدوثًا البرق الداخلي، وهو ينشأ عندما تُكَوِّن الشحنات الموجودة في السحابة شرارة كهربائية. أما الشحنات المتحركة بين السحب والهواء فتُكوِّن سحب هواء، كما يُكوِّن التيار الكهربائي بين سحابتين برق سحب ـ سحب. وينقسم البرق الناتج عن حركة الشحنات بين السحب وسطح الأرض إلى نوعين: إما أن يكون برق سحب ـ أرض أو برق أرض ـ سحب، وذلك حسب الاتجاه الابتدائي لحركة الشحنات ومعظم ما يراه الناس هو برق سحب ـ أرض.
الضربات. تبدأ الضربة الأولى لومضة برق سحب ـ أرض بوساطة ومضة رائدة متدرجة تحمل عادةً الشحنات السالبة من السحابة إلى سطح الأرض. ولا يعرف أحد على وجه الدقة كيف تبدأ هذه الومضة الرائدة، ولكن كثيرًا من العلماء يعتقدون أنها تنشأ عن شرارة بين مساحات من الشحنات الموجبة والشحنات السالبة بالقرب من قاع السحب الرعدية.
وتهبط الومضة الرائدة المتدرجة إلى أسفل في سلسلة من الخطوات التي يبلغ طول كل منها نحو 45م، وتستغرق زمنًا يقدّر بنحو جزء من مليون جزء من الثانية. وتسكن الومضة بين كل خطوتين فترة قدرها نحو 50 جزءًا من مليون جزء من الثانية. وعندما تقترب هذه الومضة الرائدة من سطح الأرض تصعد الشحنات الموجبة نحوها من أجسام على الأرض مثل الأشجار والأبنية لتقابلها. وعادة ما تكون الشحنات الصاعدة من أعلى الأبنية في المنطقة هي أول ما يقابل الومضة المتدرجة الهابطة لتكمل المسار بين السحابة والأرض. عندئذ تسرع الشحنات السالبة هابطة إلى الأرض متبعة نفس مسار الشحنات الموجبة الصاعدة. وتهبط الشحنة السالبة الأقرب إلى الأرض أولاً تتبعها الشحنات السالبة من ارتفاعات أعلى. وتكون عملية حركة التيار الصاعد هي الضربة المرتجعة التي تنتج الضوء الذي يلحظه الناس في ومضة البرق. ولكن نظرًا للسرعة العالية للتيار فإننا لا نستطيع إدراك اتجاه الحركة إلى أعلى.
وقد تنتهي ومضة البرق بعد ضربة مرتجعة واحدة. ولكن في معظم الحالات تحمل الرائدات السهمية للبرق ـ والتي تشبه الرائدات المتدرجة ـ شحنات سالبة أكثر، وتهبط بها من السحب خلال المسار الرئيسي الذي اتبعته الضربة السابقة. ويتبع كل رائدة سهمية ضربة مرتجعة. وفي المعتاد تتكرر عملية الرائدة ـ الضربة، ثلاث أو أربع مرات في كل ومضة، وأحيانًا تحدث أكثر من 20 مرة. ويرى الناس أحيانًا الضربات المنفردة لكل ومضة، وفي هذه الحالة يبدو البرق مُتَرجرِجا.
أشكال البرق
يظهر البرق على هيئات مختلفة. فومضة البرق الواحدة تظهر في أشكال مختلفة، ويعتمد ذلك على موقع المشاهد بالنسبة لها.
وتتضمن الأشكال الرئيسية للبرق البرق الشوكي والبرق الخطي والبرق الشريطي والبرق الخرزي وبرق السلسلة. والبرق الشوكي هو ومضة تتفرع منها فروع متعددة للضربة. أما البرق الخطي فهو ومضة تضيء خطًا وحيدًا متعرجًا، بينما يبدو البرق الشريطي على هيئة خطوط متوازية من الضوء، تتكون عندما تفصل الرياح ضربات الومضة. والبرق الخرزي أو برق السلسلة هو ومضة تتكسر فتصبح خطًا من النقاط أثناء تلاشيها.
وبعض الومضات الكهربائية في السماء ـ مثل البرق الحراري و البرق اللوحي ـ ليست في الحقيقة أشكالا منفصلة للبرق رغم ظهورها مختلفة في بعض الحالات. ويظهر البرق الحراري كثيرًا في ليالي الصيف، ويبدو كأنه يحدث بدون رعد. وفي حقيقة الأمر يحدث البرق بعيدًا جدًا عن المشاهد، بحيث لا يسمع المشاهد الرعد المصاحب. ويشعر الناس بأن ما يبدو من بعيد مثل البرق الحراري، ماهو إلا عاصفة رعدية عادية. ويظهر البرق اللوحي على صورة إضاءة جزء من السماء. ولكنه ضوء تكون ومضاته المميزة إما بعيدة جدًا عن المشاهد أو تحجبها السحب عن الرؤية.
ويوجد شكل آخر من أشكال البرق يسمى البرق الكروي يختلف كثيرًا عن البرق العادي. فالبرق الكروي يظهر على شكل كرة متوهجة متقدة تطفو لعدة ثوان قبل أن تختفي. وقد سُجِّلت رؤيته أثناء العواصف الرعدية، عقب حدوث البرق العادي. ويوصف هذا البرق بأنه كرة لونها أحمر أو أصفر أو برتقالي يصل حجمها إلى حجم الليمون الهندي. وهنالك إفادات عن رؤيته طافيًا على سطح الأرض وداخل المنازل والحظائر والطائرات. ولا يعلم أحد كيفية أو سبب حدوث البرق الكروي أو مكوناته.
ويشبه الضوء المتوهج المسمى وهج القديس إيلمو البرق الكروي في بعض النواحي. وينتج لهب القديس إيلمو عن تفريغ كهربائي من جسم حاد الطرف أثناء العواصف الرعدية. ويظهر أحيانًا حول الطائرات وصواري المراكب الشراعية والأبراج وقمم الأشجار.
الوقاية من البرق
يصيب البرق الكرة الأرضية حوالي 100 مرة كل ثانية. ويمكن للناس تجنب الصعق بالبرق، وذلك باتباع إجراءات السلامة الآتية، خاصة أثناء العواصف الرعدية ومنها:
- اللجوء إلى منزل أو مبنى كبير للحماية. والبقاء داخل سيارة مغلقة يكون آمنا، ولكن البقاء داخل سيارة مكشوفة غير آمن. وعدم لمس أي شيء معدني داخل السيارة.
- عدم استخدام الهاتف إلا في حالات الطوارئ فقط.
- إذا فاجأك البرق وأنت في منطقة مكشوفة فاجلس على الأرض.
- لا تقف بالقرب من شجرة عالية أو تحتها أو أي شيء معزول في منطقة مكشوفة.
- لا تكن بارزًا فوق مستوى الأفق بالوقوف على قمة تل أو في حقل مكشوف.
- ابق خارج الماء وبعيدًا عنه.
- ابق بعيدًا عن المتحركات المعدنية المكشوفة مثل الدراجة وكارّة (عربة) الجولف، وآليات المزارع والدرّاجات البخارية.
- إذا كنت في غابة فخذ الحماية تحت الشجيرات القصيرة أو مجموعة من الأشجار متماثلة الارتفاع.
- يجب معالجة الشخص الذي يصيبه البرق باستخدام الإنعاش القلبي الرئوي وهي طريقة من طرق التنفس الصناعي وتنشيط الدورة الدموية. انظر: الإسعافات الأولية.
- تساعد الأقطاب المعدنية المسماة موصلات البرق في حماية الأبنية من البرق. ويتم وضعها على قمم الأبنية وتوصيلها بسلك ينتهي بصفيحة تُدفن داخل التربة. تجذب هذه الأقطاب البرق، وتوجه الكهرباء المصاحبة عبر السلك لتنتهي إلى التربة الأرضية بسلام. انظر: مانعة الصواعق.