رعد و برق جرقه عظیمی از برق در جو بین ابرها ، هوا یا زمین است. در مراحل اولیه توسعه، هوا به عنوان یک عایق بین بارهای مثبت و منفی در ابر و بین ابر و زمین عمل می کند. وقتی بارهای مخالف به اندازه کافی جمع می شوند، این ظرفیت عایق بندی هوا خراب می شود و تخلیه سریع الکتریسیته رخ می دهد که ما آن را به عنوان رعد و برق میشناسیم. درخشش صاعقه مناطق شارژ شده در جو را به طور موقت مساوی می کند تا بارهای مخالف دیگر دوباره ایجاد شود.
رعد و برق می تواند بین بارهای مخالف درون ابر طوفان (رعد و برق درون ابر) یا بین بارهای مخالف ابر و زمین (رعد و برق ابر به زمین) رخ دهد. رعد و برق یکی از قدیمی ترین پدیده های طبیعی مشاهده شده روی زمین است. این را می توان در فوران های آتشفشانی، آتش سوزی های شدید جنگل، انفجارهای هسته ای سطحی، طوفان های سنگین برف، در توفان های بزرگ، و به طور واضح، رعد و برق مشاهده کرد.
چه چیزی باعث رعد و برق می شود؟
رعد و برق باعث رعد و برق می شود! انرژی حاصل از یک کانال صاعقه، هوا را برای مدت کوتاهی تا حدود 50،000 درجه فاز نهایت گرم می کند، بسیار گرمتر از سطح خورشید. این باعث می شود هوا به سمت بیرون منفجر شود. فشار بزرگ در موج اولیه شوک خارجی با افزایش فاصله به سرعت کاهش می یابد و در عرض ده یارد یا به همین اندازه کوچک شده است تا بتواند به عنوان صدایی که ما آن را رعد مینامیم درک شود.
رعد و برق تا 25 مایلی دورتر از تخلیه صاعقه شنیده می شود، اما فرکانس صدا با فاصله از کانال های رعد و برق تولید کننده آن تغییر می کند، زیرا فرکانس های بالاتر با سرعت بیشتری جذب هوا می شوند. بسیار نزدیک به رعد و برق، اولین رعدی که میشنوید از نزدیکترین کانال ها است که صدای پارگی تولید می کند، زیرا آن رعد شامل فرکانس های بالا است. چند ثانیه بعد، صدای كلیك شدید یا ترك شدید را از كانال های رعد و برق كمی دورتر میشنوید و ده ها ثانیه بعد رعد و برق از دورترین قسمت فلش به صدای غر زدن با فركانس پایین می رسد.
از آنجا که نور تقریباً یک میلیون بار سریعتر از صدا در هوا عبور می کند، برای تخمین فاصله تا رعد و برق می توانید از تندر استفاده کنید. از زمان دیدن فلاش تا شنیدن رعد و برق فقط تعداد ثانیه ها را بشمارید. صدا تقریباً یک پنجم مایل در ثانیه یا یک سوم کیلومتر در ثانیه را طی می کند، بنابراین با تقسیم تعداد ثانیه به 5، تعداد مایل ها به فلاش و تقسیم بر 3 به تعداد کیلومتر می رسد.
صاعقه به کجا می خورد؟
بیشتر، اگر نه همه، برق آسا های حاصل از طوفان از داخل ابر شروع می شود. اگر یک فلش برق به زمین برخورد کند، یک کانال به سمت پایین به سمت سطح توسعه می یابد. وقتی کمتر از یکصد یاردی زمین شود، اشیایی مانند درختان و بوته ها و ساختمان ها شروع به ارسال جرقه برای دیدار با آن می کنند. هنگامی که یکی از جرقه ها کانال رو به پایین را بهم متصل می کند، جریان الکتریکی عظیمی به سرعت از کانال به جسمی که جرقه تولید می کند سرازیر می شود. اجسام بلند مانند درختان و آسمان خراش ها بیشتر از زمین اطراف یکی از جرقه های اتصال را تولید می کنند و بنابراین احتمال دارد توسط صاعقه برخورد کند. کوه ها همچنین اهداف خوبی را ایجاد می کنند. با این حال، این همیشه به معنای ضرب و شتم اشیا tall بلند نیست. صاعقه حتی در صورت نزدیک بودن خط درخت می تواند در زمینی باز به زمین برخورد کند.
مطالب پیشنهادی: صاعقه گیر الکتریکی
چه عواملی باعث صاعقه می شود؟
ایجاد صاعقه یک فرآیند پیچیده است. ما به طور کلی می دانیم که برای تولید صاعقه به چه شرایطی نیاز است، اما هنوز بحث در مورد نحوه ایجاد بارهای الکتریکی ابر و نحوه تشکیل رعد و برق وجود دارد. دانشمندان تصور می کنند که روند اولیه ایجاد مناطق بارشی در طوفان های رعد و برق شامل ذرات ریز تگرگ به نام گراوپل است که قطر آنها تقریباً یک ربع میلی متر تا چند میلی متر است و با جمع آوری قطرات مایع فوق سردتر نیز رشد می کنند. وقتی این ذرات گراوپل با هم برخورد کرده و ذرات یخ کوچکتر از آن پرش می کنند، گراوپل یک نشانه بار و ذره یخ کوچکتر علامت دیگر بار را به دست می آورد. از آنجا که ذرات یخ کوچکتر در بازسازی سریعتر از ذرات گراوپل افزایش می یابند، بار ذرات یخ از بار ذرات گراپل جدا می شود.
مطالعات آزمایشگاهی نشان می دهد که گراپل در دمای کمی سردتر از 32 درجه فارنهایت بار مثبت می گیرد، اما در دمای سردتر که طوفان کمی بالاتر است بار منفی به دست می آورد. دانشمندان تصور می کنند که دو منطقه بزرگ بار در بیشتر طوفان ها عمدتاً به دلیل حمل بار منفی گراوپل در وسط طوفان و ذرات یخ حمل بار مثبت در قسمت بالای طوفان ایجاد می شود. با این حال، یک منطقه بار مثبت کوچک اغلب از زیر بار منطقه اصلی بار منفی ناشی از به دست آوردن بار مثبت گراپل در ارتفاعات کم و گرمتر است. ذرات کوچک یخ که در ناحیه پایین با گراوپل منفی برخورد کرده اند می توانند بار مثبت در وسط طوفان داشته باشند.
یک مدل مفهومی توزیع بار الکتریکی را در داخل همرفت عمیق (طوفان های رعد و برق)، ایجاد شده توسط NSSL و دانشمندان دانشگاه نشان می دهد. در نسخه اصلی (در و بالاتر از پیکان قرمز)، چهار منطقه شارژ اصلی وجود دارد. در ناحیه همرفت اما در خارج از پیوست (در و بالای پیکان آبی)، بیش از چهار منطقه شارژ وجود دارد.
توزیع بار الکتریکی از طریق رعد و برق چگونه انجام می شود؟
توزیع شارژ در ابرهای طوفانی
توزیع شارژ در ابرهای طوفانی [+]
یک مدل مفهومی توزیع بار الکتریکی درون همرفت عمیق (طوفان های رعد و برق) را که توسط NSSL و دانشمندان دانشگاه ایجاد شده است، نشان می دهد. در نسخه اصلی (در و بالاتر از پیکان قرمز)، چهار منطقه شارژ اصلی وجود دارد. در ناحیه همرفت اما در خارج از پیوست (در و بالای پیکان آبی)، بیش از چهار منطقه شارژ وجود دارد.