مبدأ عمل البرق والرعد

يعد البرق والرعد من الظواهر الطبيعية المثيرة للفضول والشائعة الحدوث مما دفع العديد من العلماء لدراسة هاتين الظاهرتين وتفسير سبب حدوثهما، وفي هذا الموضوع سنتطرق للمفهوم الخاص لكلٍ منهما ومعرفة مبدأ عمل كلٍ من البرق والرعد.

ظاهرةٌ طبيعيةٌ بصريةٌ تمثل الضوء الساطع الذي يظهر فجأة في قلب السماء في الأحوال الجوية السيئة، ويحدث البرق عند التقاء سحابةٍ ذات شحنةٍ كهربائيةٍ سالبةٍ وسحابةٍ ذات شحنةٍ كهربائيةٍ موجبةٍ خلال العاصفة الكهربائية فتنطلق الكهرباء الناتجة على شكل شرارةٍ ضوئيةٍ في الجو.

للبرق عدة أنواع يتم تصنيفها وفقًا لمكان التفريغ وهي:

هو ظاهرةٌ طبيعيةٌ مصاحبةٌ للبرق، وهو الصوت الانفجاري الناتج عن وميض البرق بسبب التفريغ الكهربائي بين السحابتين، ويمكن سماعه لمسافة 10 أميال ويختلف صوته تبعًا لطبيعة البرق.

البرق والرعد ظاهرتان مصاحبتان لبعضهما البعض على الرغم من رؤية كلٍّ منهما بشكلٍ منفصلٍ عن الآخر؛ إذ يبدأ البرق بالأحوال الجوية السيئة عندما تتشكل السحابة الركامية الناتجة عن تجميع السحب فوق بعضها البعض بتناسقٍ كبير بفعل الرياح والتي يصل ارتفاعها لعشرة كيلومترات أحيانًا، وبعد مدة من الزمن تقوم الرياح بدفع قطرات الماء المتجمعة في السحابة إلى الأعلى حيث تكون درجات الحرارة منخفضة فتبرد هذه القطرات مشكلةً مايسمى بالبرَد، وتتصادم حبات البرَد التي تشكلت في أعلى السحابة مع جزئيات الثلج الموجودة مسبقًا في طبقات الجو العليا وينتج عن هذا التصادم انتقال الشحنات الموجبة لبلورات الثلج والسالبة لحبات البرد.

مع الاختلاف الكبير بين درجات الحرارة بين قمة السحابة وقاعدتها تنشأ تياراتٍ هوائيةٍ صاعدةٍ وهابطةٍ سريعةٍ جدًا تتجه فيها البلورات الثلجية الأخف وزنًا للأعلى والتي تكون بشحنةٍ موجبةٍ بينما تتساقط حبات البرد الأثقل للأسفل والتي تكون بشحنةٍ سالبةٍ.

بمرور الوقت، تصبح هذه الحقول قويةً جدًا بسبب ازدياد الفرق بين الأعلى والأسفل مما ينتج كمًّا هائلًا من الكهرباء الساكنة وعند اقتراب السحابة من سطح الارض بمقدار كاف ينشأ حبلٍ كهربائيٍّ بين أسفل السحابة والأرض تتنتقل فيه الشحنات السالبة من السحابة وتلتقي مع الشحنة الموجبة للأرض، وعندها يحصل تفريغ للكهرباء الساكنة يشكل ما يسمى بالبرق.

يحدث الرعد كنتيجةٍ طبيعيةٍ للبرق حيث ترتفع درجات الحرارة في المنطقة التي يمر منها البرق بشكلٍ لحظيٍّ إلى درجات حرارةٍ عاليةٍ تصل إلى 54000 درجة فهرنهايت في غضون أقل من الثانية تتسبب بامتداد الهواء المحيط بالبرق بسرعةٍ عاليةٍ وهذا التمدد السريع ينتج عنه صوت الرعد المدوي المصحوب بالهطولات المطرية.

إن سرعة الضوء أكبر من الصوت، وهذا ما يفسر سبب مشاهدة البرق أولًا ومن ثم سماع صوت الرعد، وعلى الرغم من حدوث الظاهرتين في نفس المكان إلا أن الصوت يستغرق وقتًا أطول للوصول. يمكننا تقدير الفارق الزمني بين البرق والرعد عن طريق حساب عدد الثواني المنقضية بين سماع الرعد ورؤية البرق اعتمادًا على انتقال الصوت لميلٍ واحد كل 5 ثوان.

يعتبر البرق والعواصف الرعدية من أخطر الظواهر الجوية حيث بينت نسبة الإحصائيات موت 2000 شخصًا سنويًا في العالم عن طريق البرق الذي يسبب السكتات القلبية والحروق الشديدة، كما يعاني المصابون الذين نجوا من الموت مجموعة متنوعة من الاضطرابات مثل فقدان الذاكرة والدوخة والتنميل.

إليكم بعض النصائح لدرء الخطر والوقاية من الصواعق: