طبيعة واسباب البرق

العاصفة الرعدية هي عملية معقدة في الغلاف الجوي ، ويرجع حدوثها إلى تكوين السحب الركامية. الغيوم الشديدة هي نتيجة لعدم الاستقرار الكبير في الغلاف الجوي. تتميز العواصف الرعدية بالرياح القوية ، وغالبًا ما تكون أمطار غزيرة (ثلوج) ، وفي بعض الأحيان مصحوبة ببرد. قبل حدوث عاصفة رعدية (ساعة أو ساعتين قبل حدوث عاصفة رعدية) ، يبدأ الضغط الجوي في الانخفاض بسرعة حتى ترتفع الرياح فجأة ، ثم تبدأ في الارتفاع.

يمكن تقسيم العواصف الرعدية إلى محلية ، أمامية ، ليلية ، في الجبال. في أغلب الأحيان ، يواجه الشخص عواصف رعدية محلية أو حرارية. تحدث هذه العواصف الرعدية فقط في الطقس الحار مع الرطوبة العالية في الغلاف الجوي. كقاعدة عامة ، تحدث في الصيف في الظهيرة أو بعد الظهر (12-16 ساعة). يتكثف بخار الماء في التيار التصاعدي للهواء الدافئ على ارتفاع ، بينما يتم إطلاق الكثير من الحرارة وتسخين تيارات الهواء الصاعدة. يكون الهواء المتصاعد أكثر دفئًا من الهواء المحيط ويتمدد حتى يصبح عاصفة رعدية. تمتلئ غيوم العاصفة الكبيرة باستمرار ببلورات الجليد وقطرات الماء. نتيجة التكسير والاحتكاك بينها وبين الهواء ، تتشكل الشحنات الموجبة والسالبة ، والتي ينشأ تحت تأثيرها مجال إلكتروستاتيكي قوي (يمكن أن تصل قوة المجال الكهروستاتيكي إلى 100000 فولت / م). والفرق المحتمل بين الأجزاء الفردية للسحابة أو السحب أو السحابة والأرض يصل إلى قيم هائلة. عندما يتم الوصول إلى التوتر الحرج للهواء الكهربائي ، يحدث تأين للهواء يشبه الانهيار الجليدي - تفريغ شرارة من البرق.

تحدث عاصفة رعدية أمامية عندما تدخل كتل من الهواء البارد منطقة يسودها الطقس الدافئ. يزيح الهواء البارد الهواء الدافئ ، بينما يرتفع هذا الأخير إلى ارتفاع 5-7 كم. تغزو طبقات الهواء الدافئة دوامات من اتجاهات مختلفة ، تتشكل صرخة ، احتكاك قوي بين طبقات الهواء ، مما يساهم في تراكم الشحنات الكهربائية. يمكن أن يصل طول العاصفة الرعدية الأمامية إلى 100 كيلومتر. على عكس العواصف الرعدية المحلية ، عادة ما يصبح الجو أكثر برودة بعد العواصف الرعدية الأمامية. ترتبط العاصفة الرعدية الليلية ببرد الأرض ليلًا وتشكيل تيارات دوامة للهواء الصاعد. تفسر العاصفة الرعدية في الجبال بالاختلاف في الإشعاع الشمسي الذي تتعرض له المنحدرات الجنوبية والشمالية للجبال. العواصف الرعدية الليلية والجبلية ليست قوية وقصيرة.

يختلف نشاط العواصف الرعدية في مناطق مختلفة من كوكبنا. المراكز العالمية للعواصف الرعدية: جزيرة جاوة - 220 ، إفريقيا الاستوائية - 150 ، جنوب المكسيك - 142 ، بنما - 132 ، وسط البرازيل - 106 أيام عاصفة رعدية في السنة. روسيا: مورمانسك - 5 ، أرخانجيلسك - 10 ، سانت بطرسبرغ - 15 ، موسكو - 20 يومًا عاصفة رعدية في السنة.

حسب نوع البرق ينقسم إلى خطي ولؤلؤ وكرة. برق اللؤلؤ والكرة نادر جدًا.

يتطور تفريغ البرق في بضعة أجزاء من الألف من الثانية ؛ في مثل هذه التيارات العالية ، يسخن الهواء في منطقة قناة الصواعق على الفور تقريبًا لدرجة حرارة تصل إلى 30000-33000 درجة مئوية.نتيجة لذلك ، يرتفع الضغط بشكل حاد ، ويتمدد الهواء - تحدث موجة صدمة ، مصحوبة بصوت الدافع - الرعد. نظرًا لحقيقة أن شدة المجال الكهربائي الناتجة عن الشحنة الكهربية الساكنة للسحابة عالية بشكل خاص في الأجسام ذات الرؤوس العالية ، يحدث توهج ؛ نتيجة لذلك ، يبدأ تأين الهواء ، ويحدث تفريغ متوهج وتظهر ألسنة متوهجة حمراء ، وأحيانًا تقصر وتطول مرة أخرى. لا تحاول إطفاء هذه الحرائق لا يوجد احتراق. عند شدة مجال كهربائي عالية ، قد تظهر حزمة من الخيوط المضيئة - تفريغ إكليلي ، مصحوبًا بهسهس. يمكن أن يحدث البرق الخطي أيضًا في بعض الأحيان في غياب السحب الرعدية. وليس من قبيل المصادفة أن نشأ هذا القول - "الرعد من سماء صافية".

البرق - تصريف الغازات في الظروف الطبيعية

مقدمة3

1- الآراء التاريخية عن البرق

2. البرق 6

أنواع البرق9

فيزياء البرق الخطي9

لغز الكرة البرق ……………………………………………… ... 13

3. الرتب 26

أنواع الإفرازات26

تفريغ شرارة2 6

4. الحماية من الصواعق 33

خاتمة3 7

قائمة الاستخداماتأوفانيالمؤلفات39

مقدمة

اختيار موضوع مقالتي لا يرجع فقط إلى الاهتمام الشخصي ، ولكن أيضًا إلى الملاءمة. طبيعة البرق محفوفة بالعديد من الألغاز. عند وصف هذه الظاهرة النادرة ، يضطر العلماء إلى الاعتماد فقط على روايات شهود العيان المتناثرة. هذه القصص الضئيلة ، وحفنة من الصور - هذا كل ما يمتلكه العلم. كما ذكر أحد العلماء ، لا نعرف عن البرق أكثر مما عرفه المصريون القدماء عن طبيعة النجوم.

البرق له أهمية كبيرة ليس فقط كظاهرة غريبة للطبيعة. إنه يجعل من الممكن ملاحظة التفريغ الكهربائي في وسط غازي بجهد يبلغ عدة مئات من ملايين فولت ومسافة بين الأقطاب الكهربائية لعدة كيلومترات. الغرض من هذا المقال هو النظر في أسباب البرق ، ودراسة أنواع مختلفة من الشحنات الكهربائية. يتم أيضًا النظر في قضية الحماية من الصواعق في الملخص. لقد فهم الناس منذ فترة طويلة الضرر الذي يمكن أن تسببه الصاعقة ، وتوصلوا إلى الحماية منه.

لطالما كان البرق محل اهتمام العلماء ، لكن في عصرنا لا نعرف سوى القليل عن طبيعتهم أكثر من 250 عامًا ، على الرغم من أننا كنا قادرين على اكتشافهم حتى على الكواكب الأخرى.

2. آراء تاريخية عن البرق

كان الناس ينظرون إلى البرق والرعد في الأصل على أنهما تعبير عن إرادة الآلهة ، وعلى وجه الخصوص ، كتعبير عن غضب الله. في الوقت نفسه ، حاول عقل الإنسان الفضولي منذ فترة طويلة فهم طبيعة البرق والرعد ، لفهم أسبابهما الطبيعية. في العصور القديمة ، فكر أرسطو في هذا الأمر. فكر لوكريتيوس في طبيعة البرق. محاولاته لتفسير الرعد كنتيجة لحقيقة أن "السحب تصطدم تحت ضغط الرياح" تبدو ساذجة للغاية.

لعدة قرون ، بما في ذلك العصور الوسطى ، كان يعتقد أن البرق هو بخار ناري محاصر في بخار ماء السحب. تتوسع ، تخترقهم في أضعف مكان وتندفع بسرعة إلى سطح الأرض.

في عام 1752 ، أثبت بنجامين فرانكلين (الشكل 1) تجريبيًا أن البرق عبارة عن تفريغ كهربائي قوي. أجرى العالم التجربة الشهيرة بطائرة ورقية تم إطلاقها في الهواء عند اقتراب عاصفة رعدية.

التجربة: تم تثبيت سلك مدبب على صليب الأفعى ، وتم ربط مفتاح وشريط حريري بنهاية الحبل الذي أمسكه بيده. بمجرد أن كانت السحابة الرعدية فوق الطائرة الورقية ، بدأ السلك المدبب في استخلاص شحنة كهربائية منها ، وأصبحت الطائرة الورقية ، جنبًا إلى جنب مع خط السحب ، مكهربة. بعد أن يبلل المطر الطائرة الورقية والخيط ، مما يجعلهما أحرارًا في إجراء شحنة كهربائية ، يمكن للمرء أن يلاحظ كيف "تستنزف" الشحنة الكهربائية عندما يقترب الإصبع.

بالتزامن مع فرانكلين ، M.V. لومونوسوف وج. ريتشمان.

بفضل أبحاثهم في منتصف القرن الثامن عشر ، تم إثبات الطبيعة الكهربائية للبرق. منذ ذلك الوقت ، أصبح من الواضح أن البرق هو تفريغ كهربائي قوي يحدث عندما تكون الغيوم مكهربة بدرجة كافية.

برق

البرق مصدر أبدي لإعادة شحن المجال الكهربائي للأرض. في بداية القرن العشرين ، تم استخدام مجسات الغلاف الجوي لقياس المجال الكهربائي للأرض. تبين أن قوتها على السطح تبلغ حوالي 100 فولت / م ، وهو ما يتوافق مع إجمالي شحنة الكوكب التي تبلغ حوالي 400000 درجة مئوية. تعمل الأيونات كحاملات شحنة في الغلاف الجوي للأرض ، ويزداد تركيزها مع الارتفاع ويصل إلى أقصى ارتفاع على ارتفاع 50 كم ، حيث تشكلت طبقة موصلة للكهرباء ، هي الأيونوسفير ، تحت تأثير الإشعاع الكوني. لذلك ، فإن المجال الكهربائي للأرض هو مجال مكثف كروي بجهد مطبق يبلغ حوالي 400 كيلو فولت. تحت تأثير هذا الجهد ، يتدفق تيار من 2-4 كيلو أمبير من الطبقات العليا إلى الطبقات السفلية ، والتي تبلغ كثافتها 1-12 أ / م 2 ، ويتم إطلاق طاقة تصل إلى 1.5 جيجاوات. وهذا المجال الكهربائي سيختفي لو لم يكن هناك برق! لذلك ، في الطقس الجيد ، يتم تفريغ المكثف الكهربائي - الأرض - وخلال عاصفة رعدية يتم شحنه.

البرق هو تفريغ طبيعي لتراكمات كبيرة من الشحنة الكهربائية في الغلاف الجوي السفلي. كان رجل الدولة والعالم الأمريكي ب.فرانكلين من أوائل من أسس هذا. في عام 1752 ، أجرى تجربة باستخدام طائرة ورقية ، تم ربط سلكها بمفتاح معدني ، وتلقى شرارات من المفتاح أثناء عاصفة رعدية. منذ ذلك الحين ، تمت دراسة البرق بشكل مكثف كظاهرة طبيعية مثيرة للاهتمام ، وأيضًا بسبب الأضرار الجسيمة التي لحقت بخطوط الطاقة والمنازل والهياكل الأخرى بسبب ضربات البرق المباشرة أو الفولتية المستحثة.

كيف تطلق صاعقة البرق؟ من الصعب للغاية دراسة ما سيحدث في مكان غير مفهوم ومتى. وبالتحديد ، هذه هي الطريقة التي عمل بها العلماء الذين يدرسون طبيعة البرق لسنوات عديدة. يُعتقد أن العاصفة في السماء يقودها إيليا النبي ونحن لا نعرف خططه. ومع ذلك ، فقد حاول العلماء منذ فترة طويلة استبدال إيليا النبي من خلال إنشاء قناة موصلة بين سحابة الرعد والأرض. لهذا ، أطلق ب. فرانكلين طائرة ورقية خلال عاصفة رعدية ، منتهية بسلك ومجموعة من المفاتيح المعدنية. من خلال القيام بذلك ، تسبب في تصريفات ضعيفة تتدفق عبر السلك ، وكان أول من أثبت أن البرق هو تفريغ كهربائي سلبي يتدفق من السحب إلى الأرض. كانت تجارب فرانكلين خطيرة للغاية ، وأحد أولئك الذين حاولوا تكرارها ، الأكاديمي الروسي جي.في.ريتشمان ، مات عام 1753 من ضربة صاعقة.

في التسعينيات ، تعلم الباحثون كيفية استدعاء البرق دون تعريض حياتهم للخطر. تتمثل إحدى طرق التسبب في البرق في إطلاق صاروخ صغير من الأرض مباشرة إلى سحابة رعدية. على طول المسار بأكمله ، يؤين الصاروخ الهواء وبالتالي يخلق قناة موصلة بين السحابة والأرض. وإذا كانت الشحنة السالبة لقاع السحابة كبيرة بدرجة كافية ، فسيحدث تفريغ برق على طول القناة التي تم إنشاؤها ، ويتم تسجيل جميع معلماتها بواسطة الأجهزة الموجودة بالقرب من منصة إطلاق الصواريخ. لتهيئة ظروف أفضل لتفريغ الصواعق ، يتم توصيل سلك معدني بالصاروخ ، لتوصيله بالأرض.

السحابة هي مصنع لإنتاج الشحنات الكهربائية. ومع ذلك ، يمكن أن يظهر غبار "مشحون" مختلف على الأجسام ، حتى لو كانت مصنوعة من نفس المادة - يكفي أن تكون البنية المجهرية للسطح مختلفة. على سبيل المثال ، عندما يحتك جسم أملس بجسم خشن ، فسيكون كلاهما مكهرب.

السحب الرعدية عبارة عن كمية هائلة من البخار ، يتكثف بعضها إلى قطرات صغيرة أو طوفات جليدية. يمكن أن يصل ارتفاع الجزء العلوي من السحابة الرعدية إلى 6-7 كيلومترات ، ويتدلى الجزء السفلي من سطح الأرض على ارتفاع يتراوح بين 0.5 و 1 كيلومتر. تتكون السحب التي يزيد ارتفاعها عن 3-4 كيلومترات من طوافات جليدية بأحجام مختلفة ، حيث تكون درجة الحرارة دائمًا أقل من الصفر. هذه الطوافات الجليدية في حركة مستمرة ، بسبب تصاعد التيارات من الهواء الدافئ من سطح الأرض الساخن. قطع الجليد الصغيرة أسهل من القطع الكبيرة التي يمكن حملها بعيدًا عن طريق التيارات الهوائية الصاعدة. لذلك ، فإن الجليد الطافي الصغير "الذكي" ، الذي ينتقل إلى الجزء العلوي من السحابة ، يصطدم طوال الوقت بالأجزاء الكبيرة. مع كل تصادم من هذا القبيل ، تحدث الكهرباء ، حيث يتم شحن قطع كبيرة من الجليد سلبًا ، ويتم شحن الأجزاء الصغيرة بشكل إيجابي. بمرور الوقت ، تكون قطع الجليد الصغيرة موجبة الشحنة في الجزء العلوي من السحابة ، والقطع الكبيرة سالبة الشحنة في الجزء السفلي. بمعنى آخر ، الجزء العلوي من العاصفة الرعدية مشحون بشكل إيجابي ، بينما الجزء السفلي مشحون سالبًا. كل شيء جاهز لتفريغ البرق ، حيث يحدث انهيار للهواء وتتدفق شحنة سالبة من قاع السحابة الرعدية إلى الأرض.

البرق هو "مرحبا" من الفضاء ومصدر للأشعة السينية. ومع ذلك ، فإن السحابة نفسها غير قادرة على كهربة نفسها لإحداث تفريغ بين الجزء السفلي منها والأرض. لا تتجاوز شدة المجال الكهربائي في السحب الرعدية مطلقًا 400 كيلو فولت / م ، ويحدث الانهيار الكهربائي في الهواء بقوة أكبر من 2500 كيلو فولت / م. لذلك ، لكي يحدث البرق ، هناك حاجة إلى شيء آخر إلى جانب المجال الكهربائي. في عام 1992 ، العالم الروسي A.Gurevich من معهد الفيزياء. ليبيديفا من الأكاديمية الروسية للعلوم (FIAN) أن الأشعة الكونية ، وهي جسيمات عالية الطاقة تسقط على الأرض من الفضاء بسرعات قريبة من الضوء ، يمكن أن تكون نوعًا من الاشتعال من أجل البرق. الآلاف من هذه الجسيمات تقصف كل متر مربع من الغلاف الجوي للأرض كل ثانية.

وفقًا لنظرية جورفيتش ، يصطدم جسيم من الإشعاع الكوني بجزيء الهواء ، ويؤينه ، مما يؤدي إلى تكوين عدد هائل من الإلكترونات عالية الطاقة. بمجرد دخولها في المجال الكهربائي بين السحابة والأرض ، تتسارع الإلكترونات إلى سرعات قريبة من الضوء ، مما يؤدي إلى تأين مسار حركتها ، وبالتالي ، يتسبب في سيل من الإلكترونات التي تتحرك معها إلى الأرض. يتم استخدام القناة المتأينة التي تم إنشاؤها بواسطة هذا الانهيار الجليدي للإلكترونات بواسطة البرق لتفريغها.

أظهرت الدراسات الحديثة أن البرق مصدر قوي إلى حد ما للأشعة السينية ، والتي يمكن أن تصل شدتها إلى 250000 إلكترون فولت ، وهو حوالي ضعف ما يستخدم في الأشعة السينية على الصدر.

أنواع البرق

أ) يحدث معظم البرق بين السحب والأرض ، إلا أن هناك بروقًا تحدث بين السحب. كل هذه البروق تسمى الخطية. يمكن قياس طول البرق الخطي الفردي بالكيلومترات.

ب) نوع آخر من البرق هو البرق الشريط (الشكل 2). في هذه الحالة ، الصورة التالية ، كما لو كان هناك العديد من البرق الخطي المتطابق تقريبًا ، قد تحول بالنسبة لبعضهم البعض.

ج) لوحظ أنه في بعض الحالات ينقسم وميض البرق إلى أقسام مضيئة منفصلة يبلغ طولها عدة عشرات من الأمتار. هذه الظاهرة تسمى حبة البرق. وفقًا لمالان (1961) ، يتم شرح هذا النوع من البرق على أساس التفريغ المطول ، وبعد ذلك يبدو التوهج أكثر إشراقًا في المكان الذي تنحني فيه القناة في اتجاه الراصد ، ويراقبها بنهايتها نحو بحد ذاتها. ويعتقد يومان (1962) أن هذه الظاهرة يجب أن تعتبر مثالاً على "تأثير ping" ، والذي يتكون من تغيير دوري في نصف قطر عمود التفريغ بفترة عدة ميكروثانية.

د) البرق الكروي ، وهو أكثر الظواهر الطبيعية غموضاً.

فيزياء البرق الخطي

البرق الخطي عبارة عن سلسلة من النبضات التي تتبع بعضها البعض بسرعة. كل نبضة هي انهيار فجوة الهواء بين السحابة والأرض ، والتي تحدث في شكل تفريغ شرارة. لنلقِ نظرة على الدافع الأول أولاً. هناك مرحلتان في تطوره: أولاً ، يتم تكوين قناة تفريغ بين السحابة والأرض ، ثم يمر نبضة تيار رئيسي بسرعة عبر القناة المشكلة.

المرحلة الأولى هي تشكيل قناة التفريغ. يبدأ كل شيء بحقيقة أن مجالًا كهربائيًا شديد الكثافة يتشكل في الجزء السفلي من السحابة - 105 ... 106 فولت / م.

تتلقى الإلكترونات الحرة تسارعات هائلة في مثل هذا المجال. يتم توجيه هذه التسارع لأسفل ، حيث أن الجزء السفلي من السحابة مشحون سلبًا ، بينما يكون سطح الأرض مشحونًا بشكل إيجابي. في الطريق من التصادم الأول إلى التالي ، تكتسب الإلكترونات طاقة حركية كبيرة. لذلك ، عند اصطدامها بالذرات أو الجزيئات ، فإنها تؤينها. نتيجة لذلك ، تولد إلكترونات جديدة (ثانوية) ، والتي بدورها تتسارع في حقل السحابة ثم تؤين ذرات وجزيئات جديدة في التصادمات. تنشأ انهيارات جليدية كاملة من الإلكترونات السريعة ، مكونة السحب عند "القاع" ، "خيوط" البلازما - غاسل.

من خلال الاندماج مع بعضها البعض ، تؤدي اللافتات إلى إنشاء قناة بلازما ، يمر من خلالها نبضة التيار الرئيسي لاحقًا.

تمتلئ قناة البلازما هذه ، التي تتطور من "قاع" السحابة إلى سطح الأرض ، بالإلكترونات والأيونات الحرة ، وبالتالي يمكنها توصيل التيار الكهربائي جيدًا. يسمى زعيمأو بتعبير أدق زعيم خطوة. الحقيقة هي أن القناة لا تتشكل بسلاسة ، ولكن في قفزات - "خطوات".

لماذا هناك توقف مؤقت في حركة القائد ، وعلاوة على ذلك ، فترات توقف منتظمة نسبيًا ، غير معروف تمامًا. هناك العديد من النظريات عن قادة الخطوة.

في عام 1938 طرح شونلوند تفسيرين محتملين للتأخير الذي يسبب الطبيعة المتدرجة للقائد. وفقًا لأحدهم ، يجب أن تكون هناك حركة للإلكترونات أسفل القناة يؤدي غاسل (شربواحولالذي - التي). ومع ذلك ، يتم التقاط بعض الإلكترونات بواسطة الذرات والأيونات الموجبة الشحنة ، بحيث يستغرق الأمر بعض الوقت لدخول الإلكترونات المتقدمة الجديدة قبل إنشاء تدرج محتمل كافٍ لاستمرار التيار. وفقًا لوجهة نظر أخرى ، يستغرق الأمر وقتًا حتى تتراكم الأيونات موجبة الشحنة تحت رأس القناة الرائدة وبالتالي إنشاء تدرج محتمل كافٍ عبرها. لكن العمليات الفيزيائية التي تحدث بالقرب من رأس القائد مفهومة تمامًا. شدة المجال تحت السحابة كبيرة جدًا - إنها كبيرة<
بي ام؛ في منطقة الفضاء مباشرة أمام رأس القائد ، فهي أكبر. في مجال كهربائي قوي بالقرب من الرأس القائد ، يحدث تأين شديد لذرات الهواء والجزيئات. يحدث ذلك ، أولاً ، بسبب قصف الذرات والجزيئات بواسطة إلكترونات سريعة تنبعث من القائد (ما يسمى تأثير التأين) ، وثانيًا ، امتصاص الذرات والجزيئات لفوتونات الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من القائد (التأين الضوئي). بسبب التأين الشديد لذرات الهواء والجزيئات التي تصادفها في مسار القائد ، تنمو قناة البلازما ويتحرك القائد نحو سطح الأرض.

مع الأخذ في الاعتبار نقاط التوقف على طول الطريق ، استغرق الأمر 10 ... 20 مللي ثانية للوصول إلى الأرض على مسافة كيلومتر واحد بين السحابة وسطح الأرض. الآن السحابة متصلة بالأرض عن طريق قناة بلازما ، والتي توصل التيار بشكل مثالي. قصرت قناة الغاز المتأين ، إذا جاز التعبير ، السحابة بالأرض. هذا يكمل المرحلة الأولى من تطور الدافع الأولي.

المرحلة الثانيةيعمل بسرعة وقوة. يندفع التيار الرئيسي على طول المسار الذي وضعه القائد. النبضة الحالية تدوم حوالي 0.1 مللي ثانية. تصل القوة الحالية إلى قيم الترتيب<
A. يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة (تصل إلى
ي). تصل درجة حرارة الغاز في القناة
. في هذه اللحظة يولد الضوء الساطع غير العادي الذي نلاحظه في تفريغ البرق ويحدث الرعد بسبب التمدد المفاجئ لغاز ساخن فجأة.

من الضروري أن يتطور توهج وتسخين قناة البلازما في الاتجاه من الأرض إلى السحابة ، أي صعودا. لشرح هذه الظاهرة ، نقسم القناة بأكملها بشكل مشروط إلى عدة أجزاء. بمجرد تشكيل القناة (وصل رأس القائد إلى الأرض) ، تقفز الإلكترونات الموجودة في الجزء السفلي أولاً إلى أسفل ؛ لذلك ، الجزء السفلي من القناة هو أول من يتوهج ويدفأ. ثم تندفع الإلكترونات القادمة من الجزء التالي (الجزء العلوي من القناة) إلى الأرض ؛ يبدأ توهج وتسخين هذا الجزء. وهكذا تدريجيًا - من الأسفل إلى الأعلى - يتم تضمين المزيد والمزيد من الإلكترونات في الحركة على الأرض ؛ نتيجة لذلك ، ينتشر توهج القناة وتسخينها في الاتجاه التصاعدي.

بعد مرور النبضة الحالية الرئيسية ، هناك توقف مؤقت

المدة من 10 إلى 50 مللي ثانية. خلال هذا الوقت ، تنطفئ القناة عمليًا ، وتنخفض درجة حرارتها إلى ما يقرب من<
تقل درجة تأين القناة بشكل ملحوظ.>

إذا مر وقت أكثر من المعتاد بين ضربات البرق اللاحقة ، يمكن أن تكون درجة التأين منخفضة جدًا ، خاصة في الجزء السفلي من القناة ، بحيث يلزم وجود طيار جديد لإعادة تأين الهواء. يفسر هذا الحالات الفردية لتشكيل الخطوات في الأطراف السفلية للقادة ، لا تسبق الضربات الصاعقة الأولى ولكن اللاحقة.

كما تمت مناقشته أعلاه ، فإن القائد الجديد يتبع المسار الذي أشعله القائد الأصلي. يعمل على طول الطريق من أعلى إلى أسفل دون توقف (1 مللي ثانية). ومرة أخرى يتبع نبضة قوية للتيار الرئيسي. بعد وقفة أخرى ، يتكرر كل شيء. نتيجة لذلك ، تنبعث عدة نبضات قوية ، والتي نتصورها بشكل طبيعي على أنها تفريغ برق واحد ، ومضة واحدة ساطعة (الشكل 3).

لغز الكرة البرق

يختلف البرق الكروي تمامًا عن البرق العادي (الخطي) ، لا في مظهره ولا في سلوكه. البرق العادي قصير العمر. الكرة تعيش عشرات الثواني والدقائق. البرق العادي مصحوب بالرعد. الكرة صامتة تقريبًا ، وسلوكها كثير من عدم القدرة على التنبؤ (الشكل 4).

يسألنا Ball lightning عن الكثير من الألغاز والأسئلة التي لا توجد إجابة واضحة عليها. في الوقت الحاضر ، يمكن للمرء فقط التكهن ووضع الفرضيات.

الطريقة الوحيدة لدراسة البرق الكروي هي تنظيم وتحليل الملاحظات العشوائية.

نتائج معالجة المراقبة

هذه هي المعلومات الأكثر موثوقية حول كرة البرق (BL)

CMM عبارة عن جسم كروي بقطر 5 ... 30 سم يتغير شكل CMM قليلاً ، ليأخذ شكل الكمثرى أو الخطوط العريضة الكروية المسطحة. نادرًا جدًا ، لوحظ BL في شكل طارة.

يتوهج CMM عادةً باللون البرتقالي ، ويتم ملاحظة حالات اللون البنفسجي. يتشابه سطوع وطبيعة التوهج مع توهج الفحم الأحمر الساخن ، وفي بعض الأحيان تتم مقارنة شدة التوهج بمصباح كهربائي ضعيف. على خلفية الإشعاع المتجانس ، تظهر وتتحرك مناطق أكثر سطوعًا (وهج).

عمر BL من بضع ثوان إلى عشر دقائق. ينتهي وجود CMM باختفائه ، ويصاحب ذلك أحيانًا انفجار أو وميض ساطع يمكن أن يتسبب في نشوب حريق.

عادة ما يتم ملاحظة CMM أثناء عاصفة رعدية مصحوبة بالمطر ، ولكن هناك أدلة غير مؤكدة على ملاحظة CMM أثناء عاصفة رعدية بدون مطر. كانت هناك حالات لرصد CMM فوق المسطحات المائية على مسافة كبيرة من الساحل أو أي أجسام.

يطفو CMM في الهواء ويتحرك جنبًا إلى جنب مع التيارات الهوائية ، ولكن في نفس الوقت يمكنه القيام بحركات نشطة "غريبة" لا تتزامن بوضوح مع حركة الهواء.

عند الاصطدام بالأجسام المحيطة ، يرتد BL مثل بالون منفوخ بشكل سيئ أو ينهي وجوده.

عند ملامسة الأجسام الفولاذية ، يتم تدمير CMM ، ويلاحظ وميض ساطع يستمر لعدة ثوان ، مصحوبًا بشظايا متطايرة مضيئة تشبه اللحام المعدني. الأجسام الفولاذية عند الفحص اللاحق يتم صهرها قليلاً.

يدخل CMM المبنى أحيانًا من خلال النوافذ المغلقة. يصف معظم الشهود عملية الاختراق بأنها تتدفق من خلال ثقب صغير ، ويدعي جزء صغير جدًا من الشهود أن CMM يخترق زجاج النافذة السليم ، بينما لا يغير شكله عمليًا.

بلمسة قصيرة للـ CMM على جلد الإنسان ، يتم تسجيل الحروق الطفيفة. تم تسجيل حروق شديدة وحتى موت في جهات اتصال انتهت بوميض أو انفجار.

لم يتم ملاحظة التغييرات الكبيرة في حجم BL ولم يتم ملاحظة سطوع التوهج خلال فترة المراقبة.

هناك دليل على ملاحظة عملية ظهور CMM من المنافذ الكهربائية أو تشغيل الأجهزة الكهربائية. في هذه الحالة ، تظهر نقطة مضيئة أولاً ، والتي تزداد في غضون ثوانٍ قليلة إلى حجم حوالي 10 سم. في جميع هذه الحالات ، يوجد BL لعدة ثوانٍ ويتم تدميره بانبثاق مميز دون حدوث ضرر كبير للأشياء الموجودة و محيط.

تصل درجة حرارة القناة إلى ما يقرب من 30000 درجة مئوية ، أي خمسة أضعاف درجة حرارة الشمس ، مما ينتج عنه ضوء ساطع (يستمر الفلاش عادةً لمدة ثلاثة أرباع الثانية فقط). بعد تشكيل القناة ، تبدأ السحابة الرعدية في التصريف: يتبع التفريغ الأول شرارتان أو ثلاث أو أربع شرارات أو أكثر.

الصاعقة الصاعقة تشبه انفجارًا وتتسبب في تكوين موجة اهتزاز ، وهو أمر خطير للغاية لأي كائن حي يجد نفسه بالقرب من القناة. إن موجة الصدمة لأقوى تفريغ كهربائي على بعد أمتار قليلة من نفسها قادرة تمامًا على كسر الأشجار أو الإصابة أو الارتجاج حتى بدون صدمة كهربائية مباشرة:

• على مسافة تصل إلى 0.5 متر من القناة ، يمكن أن يؤدي البرق إلى تدمير الهياكل الضعيفة وإصابة الشخص ؛
• على مسافة تصل إلى 5 أمتار ، تظل المباني سليمة ، ولكن يمكن أن تكسر النوافذ وصعق الشخص ؛
• على مسافات طويلة ، لا تحمل موجة الصدمة عواقب سلبية وتتحول إلى موجة صوتية ، تُعرف باسم دوي الرعد.

لفات الرعد

بعد ثوانٍ قليلة من تسجيل الصاعقة ، بسبب الزيادة الحادة في الضغط على طول القناة ، ترتفع درجة حرارة الغلاف الجوي إلى 30 ألف درجة مئوية. ونتيجة لذلك ، تنشأ اهتزازات متفجرة في الهواء ويحدث الرعد. يرتبط الرعد والبرق ببعضهما البعض ارتباطًا وثيقًا: يبلغ طول التفريغ غالبًا حوالي ثمانية كيلومترات ، لذلك يصل الصوت الصادر من أجزاء مختلفة منه في أوقات مختلفة ، ويشكل صواعق رعدية.

ومن المثير للاهتمام ، أنه من خلال قياس الوقت المنقضي بين الرعد والبرق ، يمكنك معرفة مدى بُعد مركز العاصفة الرعدية عن المراقب.

للقيام بذلك ، تحتاج إلى مضاعفة الوقت بين البرق والرعد في سرعة الصوت ، والتي تتراوح من 300 إلى 360 م / ث (على سبيل المثال ، إذا كان الفاصل الزمني ثانيتين ، فإن مركز العاصفة الرعدية يكون أكثر قليلاً من 600 متر من المراقب ، وإذا كان ثلاثة - على مسافة كيلومترات). سيساعد هذا في تحديد ما إذا كانت العاصفة تتحرك بعيدًا أو تقترب.

كرة نارية مذهلة

واحدة من أقل الظواهر التي تم دراستها ، وبالتالي أكثر الظواهر غموضًا في الطبيعة ، هي كرة البرق - كرة بلازما مضيئة تتحرك في الهواء. إنه أمر غامض لأن مبدأ تكوين البرق الكروي لا يزال مجهولاً: على الرغم من وجود عدد كبير من الفرضيات التي تشرح أسباب ظهور هذه الظاهرة الطبيعية المذهلة ، إلا أن هناك اعتراضات على كل منها. لم يتمكن العلماء من تحقيق تكوين كرة البرق بشكل تجريبي.

البرق الكروي قادر على الوجود لفترة طويلة والتحرك على طول مسار غير متوقع. على سبيل المثال ، إنه قادر تمامًا على التعليق في الهواء لعدة ثوانٍ ، ثم الاندفاع إلى الجانب.

على عكس التفريغ البسيط ، هناك دائمًا كرة بلازما واحدة: حتى يتم تسجيل برقين أو أكثر في وقت واحد. يتراوح حجم البرق الكروي من 10 إلى 20 سم ، ويتميز البرق الكروي بألوان بيضاء أو برتقالية أو زرقاء ، على الرغم من وجود ألوان أخرى غالبًا ، حتى الأسود.

لم يحدد العلماء بعد مؤشرات درجة حرارة البرق الكروي: على الرغم من حقيقة أنه وفقًا لحساباتهم ، يجب أن تتقلب من مائة إلى ألف درجة مئوية ، فإن الأشخاص الذين كانوا قريبين من هذه الظاهرة لم يشعروا بالدفء المنبعث من البرق الكروي. .

تكمن الصعوبة الرئيسية في دراسة هذه الظاهرة في أن العلماء نادرًا ما يتمكنون من إصلاح مظهرها ، وغالبًا ما تلقي شهادة شهود العيان بظلال من الشك على حقيقة أن الظاهرة التي لاحظوها كانت في الحقيقة كرة برق. بادئ ذي بدء ، تختلف الشهادة من حيث الظروف التي ظهرت فيها: في الأساس شوهدت أثناء عاصفة رعدية.

هناك أيضًا مؤشرات على أن صاعقة الكرة يمكن أن تظهر أيضًا في يوم جيد: تنزل من السحب ، أو تظهر في الهواء ، أو تظهر بسبب شيء ما (شجرة أو عمود).

ميزة أخرى مميزة لبرق الكرة هي اختراقها للغرف المغلقة ، بل شوهدت في قمرة القيادة (يمكن أن تخترق كرة النار النوافذ ، وتنزل من خلال قنوات التهوية ، بل وتطير خارج المقابس أو التلفزيون). كما تم توثيق المواقف بشكل متكرر عندما تم تثبيت كرة البلازما في مكان واحد وظهرت باستمرار هناك.

في كثير من الأحيان ، لا يسبب ظهور الكرة الصاعقة مشكلة (تتحرك بهدوء في التيارات الهوائية وتطير بعيدًا أو تختفي بعد فترة). ولكن ، لوحظت العواقب المحزنة أيضًا عندما انفجر ، وتبخر على الفور السائل القريب ، مما أدى إلى ذوبان الزجاج والمعدن.

الأخطار المحتملة

نظرًا لأن ظهور الكرة الصاعقة دائمًا ما يكون غير متوقع ، فعندما ترى هذه الظاهرة الفريدة بالقرب منك ، فإن الشيء الرئيسي هو عدم الذعر ، وعدم التحرك بحدة وعدم الركض في أي مكان: البرق الناري شديد التأثر بالاهتزازات الهوائية. من الضروري ترك مسار الكرة بهدوء ومحاولة الابتعاد عنها قدر الإمكان. إذا كان شخص ما في الداخل ، فأنت بحاجة إلى السير ببطء إلى النافذة المفتوحة وفتح النافذة: هناك العديد من القصص عندما غادرت كرة خطيرة الشقة.

لا يمكن إلقاء أي شيء في كرة البلازما: فهي قادرة تمامًا على الانفجار ، وهذا محفوف ليس فقط بالحروق أو فقدان الوعي ، ولكن أيضًا بالسكتة القلبية. إذا حدث أن الكرة الكهربائية أمسكت بشخص ما ، فأنت بحاجة إلى نقله إلى غرفة جيدة التهوية ، ولفه بالدفء ، والقيام بتدليك القلب ، والتنفس الاصطناعي ، والاتصال بالطبيب على الفور.

ماذا تفعل في عاصفة رعدية

عندما تبدأ عاصفة رعدية وترى البرق يقترب ، فأنت بحاجة إلى إيجاد مأوى والاختباء من الطقس: غالبًا ما تكون الصاعقة قاتلة ، وإذا نجا الناس ، فغالبًا ما يظلون معاقين.

إذا لم تكن هناك مبانٍ قريبة ، وكان الشخص في الحقل في ذلك الوقت ، فعليه أن يأخذ في الاعتبار أنه من الأفضل الاختباء من عاصفة رعدية في الكهف. لكن يُنصح بتجنب الأشجار العالية: فالبرق عادةً ما يستهدف أكبر نبات ، وإذا كانت الأشجار من نفس الارتفاع ، فإنها تسقط في شيء يعمل على توصيل الكهرباء بشكل أفضل.

لحماية مبنى أو هيكل منفصل من الصواعق ، عادةً ما يقومون بتثبيت صاري مرتفع بالقرب منهم ، حيث يتم تثبيت قضيب معدني مدبب فوقه ، ومتصل بإحكام بسلك سميك ، وفي الطرف الآخر يوجد جسم معدني مدفون بعمق في أرض. مخطط التشغيل بسيط: دائمًا ما يتم شحن قضيب من سحابة رعدية بشحنة معاكسة للسحابة ، والتي تتدفق عبر السلك تحت الأرض لتحييد شحنة السحابة. هذا الجهاز يسمى مانع الصواعق ويتم تثبيته على جميع مباني المدن والمستوطنات البشرية الأخرى.