‏يحدث البرق بسبب تفريغ الكهرباء الساكنة صح أم خطأ

إجابة سؤال: يحدث البرق بسبب تفريغ الكهرباء الساكنة صح أم خطأ؟

• الجواب: صح، يحدث البرق بسبب تفريغ الكهرباء الساكنة في الغلاف الجوي.

شرح الإجابة:

البرق، تلك الظاهرة الطبيعية المهيبة التي تضيء سماء الليل وتصاحب العواصف الرعدية، يحدث بشكل أساسي نتيجة التفريغ الكهربائي لكميات هائلة من الشحنات الكهربائية المتراكمة ضمن الغيمة الرعدية نفسها، أو بين الغيمة والأرض، أو حتى بين غيمتين مختلفتين. إن الجملة التي تفضلتم بتقديمها، “يحدث البرق بسبب تفريغ الكهرباء الساكنة”، هي نواة الشرح؛ لكن لفهم هذه العملية بعمق، يجب أن نتعمق في كيفية نشوء هذه الشحنات الكهربائية وتراكمها، ومن ثم الآلية المعقدة لعملية التفريغ الكهربائي التي نراها كخط ضوء مبهر.

تبدأ القصة داخل الغيمة الرعدية، أو ما يُعرف علميًا باسم السحابة الركامية المزنية (Cumulonimbus cloud). هذه الغيوم الضخمة تتكون من تيارات هوائية قوية جدًا تتجه نحو الأعلى (تُسمى التيارات الصاعدة)، تحمل معها بخار الماء وقطرات الماء المتجمدة وبلورات الثلج. داخل هذه البيئة المضطربة، تحدث تصادمات متكررة وعنيفة بين هذه الجسيمات المختلفة: قطرات الماء، حبيبات الجليد اللينة (graupel)، وبلورات الثلج.

أثناء هذه التصادمات، تنتقل الشحنات الكهربائية. تميل الجسيمات الأثقل والأكبر حجمًا، مثل حبيبات الجليد اللينة، إلى اكتساب شحنات سالبة، بينما تكتسب الجسيمات الأخف والأصغر حجمًا، مثل بلورات الثلج وقطرات الماء، شحنات موجبة. نظرًا لأن التيارات الصاعدة تدفع الجسيمات الأخف وزناً إلى أعلى الغيمة، وتجذب الجاذبية الجسيمات الأثقل نحو الأسفل، يحدث فصل واضح للشحنات داخل الغيمة. تتراكم الشحنات الموجبة في الجزء العلوي من الغيمة، بينما تتجمع الشحنات السالبة في الجزء السفلي منها. قد تتكون أيضًا منطقة صغيرة من الشحنات الموجبة بالقرب من قاعدة الغيمة.

إقرأ أيضا:لاستمرار عيش كائن حي في بيئة معينة لا بد أن يتكيف مع الظروف المميزة لهذه البيئة صواب خطأ

عندما يصبح تركيز الشحنات الكهربائية كبيرًا بما يكفي داخل الغيمة، أو بين الجزء السفلي السالب الشحنة من الغيمة والأرض الموجبة الشحنة (تصبح الأرض موجبة الشحنة بالتحريض الكهربائي أسفل الغيمة السالبة)، يصبح فرق الجهد الكهربائي هائلاً. تتجاوز قوة المجال الكهربائي قوة العزل للهواء. عند هذه النقطة، تبدأ عملية التفريغ الكهربائي لسد هذا الفارق في الجهد.

في حالة البرق من الغيمة إلى الأرض (Cloud-to-Ground Lightning)، تبدأ عملية التفريغ عادة من قاعدة الغيمة السالبة الشحنة. ينطلق ما يُعرف بـ المتصدر التدريجي (Stepped Leader)، وهو مسار غير مرئي من الإلكترونات يتحرك نحو الأرض على شكل خطوات متقطعة وسريعة، مؤينًا الهواء في طريقه ليصبح موصلاً كهربائيًا. عندما يقترب المتصدر التدريجي من الأرض، تندفع شحنات موجبة من الأجسام المرتفعة على الأرض (مثل الأشجار والمباني وحتى الأشخاص) نحو الأعلى لملاقاته، مكونة ما يُعرف بـ شرارات التوصيل (Streamers).

عندما يلتقي المتصدر التدريجي بإحدى شرارات التوصيل، يكتمل المسار الموصل بين الغيمة والأرض. في هذه اللحظة، يحدث التفريغ الكهربائي الرئيسي الهائل والساطع جدًا الذي نراه على أنه وميض البرق. تُعرف هذه المرحلة بـ ضربة العودة (Return Stroke)، وهي تيار قوي جدًا من الشحنات الموجبة يتحرك بسرعة فائقة نحو الأعلى عبر القناة التي أنشأها المتصدر التدريجي. هذه الضربة هي المسؤولة عن الإضاءة الشديدة والحرارة الهائلة التي تصل إلى عشرات الآلاف من الدرجات المئوية.

إقرأ أيضا:المستشفيات الكبيره لعلاج المرضى تسمى بالمدن الطبيه

بعد ضربة العودة الأولى، قد تحدث ضربات إضافية على نفس المسار المؤين، وتكون أقل سطوعًا وتسمى ضربات المتابعة (Subsequent Strokes). النوع الأكثر شيوعًا من ضربات المتابعة هو المتصدر السهمي (Dart Leader)، الذي لا يكون متقطعًا مثل المتصدر التدريجي الأولي.

الحرارة الشديدة الناتجة عن مرور تيار البرق تسبب تمددًا سريعًا جدًا للهواء المحيط بالقناة. هذا التمدد الفجائي يولد موجة صوتية قوية نعرفها بـ الرعد (Thunder). لذلك، فإن رؤية البرق دائمًا تسبق سماع الرعد لأن الضوء ينتقل أسرع بكثير من الصوت.

إضافة إلى البرق من الغيمة إلى الأرض، هناك أنواع أخرى، مثل البرق داخل الغيمة (Intra-cloud Lightning) وهو الأكثر شيوعًا، حيث يحدث التفريغ بين مناطق مختلفة الشحنة داخل الغيمة نفسها. هناك أيضًا البرق بين الغيوم (Cloud-to-Cloud Lightning) حيث يحدث التفريغ بين غيمتين منفصلتين.

إقرأ أيضا:لحساب التسارع، نطرح أولاً السرعة الابتدائية من السرعة النهائية ثم نقسم هذا الفرق على المسافة المقطوعة. صواب خطأ

في المملكة العربية السعودية، تحدث العواصف الرعدية والبرق بشكل خاص خلال مواسم الأمطار، وتختلف شدتها وتكرارها بين مناطق المملكة. يُعد فهم آليات البرق أمرًا حيويًا للتعامل مع مخاطره واتخاذ إجراءات السلامة اللازمة أثناء العواصف الرعدية، حيث أن الصاعقة (Lightning Strike) المباشرة أو غير المباشرة يمكن أن تسبب إصابات خطيرة أو الوفاة، بالإضافة إلى الأضرار المادية للمباني والبنية التحتية.

بهذا، يتضح أن الجملة البسيطة عن التفريغ الكهربائي كسبب للبرق هي نقطة بداية لشرح عملية معقدة تنطوي على ديناميكيات الغلاف الجوي، فيزياء الشحنات الكهربائية، وسلوك الهواء كوسط عازل وموصل تحت ظروف شديدة.