کتاب بهرام

رعد و برق یک پدیده جوی است که به دلیل وجود اختلافات الکتریکی در جو زمین رخ می‌دهد. این پدیده زمانی اتفاق می‌افتد که بار الکتریکی میان ابرها یا میان ابرها و زمین تخلیه می‌شود. رعد و برق یک فرآیند پیچیده است که شامل تشکیل ابرهای طوفانی، تفکیک بارهای الکتریکی و نهایتاً تخلیه انرژی از طریق ایجاد صاعقه می‌شود. در ادامه به توضیح جزئیات این پدیده می‌پردازیم.

1. تشکیل ابر طوفانی (Cumulonimbus)

رعد و برق معمولاً در ابرهای طوفانی بزرگی به نام کومولونیبوس (Cumulonimbus) ایجاد می‌شود. این ابرها در ارتفاعات بالا شکل می‌گیرند و می‌توانند تا ارتفاعات بسیار زیادی در جو ادامه پیدا کنند. این ابرها قادر به تولید طوفان‌های رعد و برقی، بارش‌های شدید، تگرگ و حتی گردبادها هستند.

2. پدیده بارگذاری الکتریکی

در داخل ابرهای طوفانی، هوای گرم و مرطوب به سرعت به سمت بالا حرکت می‌کند و با هوای سردتر در لایه‌های بالاتر جو برخورد می‌کند. این اختلاف دمایی باعث می‌شود که ذرات آب و یخ در ابر به هم برخورد کرده و بار الکتریکی جدا شود. در واقع، در ابرهای طوفانی، ذرات یخ در قسمت‌های بالای ابر بار منفی (منفی‌ترین بخش ابر) و ذرات آب در قسمت‌های پایین‌تر بار مثبت می‌گیرند.

این فرآیند منجر به ایجاد یک میدان الکتریکی بسیار قوی میان بخش‌های مختلف ابر یا بین ابر و زمین می‌شود. در نهایت، وقتی که این اختلاف بار الکتریکی به حدی زیاد برسد که مقاومت هوا نتواند آن را تحمل کند، تخلیه الکتریکی رخ می‌دهد و رعد و برق یا صاعقه شکل می‌گیرد.

3. روند شکل‌گیری صاعقه

صاعقه (Lightning) تخلیه الکتریکی است که در نتیجه ایجاد یک اختلاف ولتاژ بسیار زیاد در جو یا میان ابر و زمین رخ می‌دهد. این تخلیه می‌تواند در یکی از حالت‌های زیر باشد:

• صاعقه درون‌ابری (Intra-cloud lightning): این نوع صاعقه زمانی اتفاق می‌افتد که تخلیه الکتریکی بین بخش‌های مختلف ابر ایجاد می‌شود، یعنی از قسمت‌های بالایی ابر که بار منفی دارند به قسمت‌های پایین‌تر که بار مثبت دارند.

• صاعقه میان‌ابری (Inter-cloud lightning): در این نوع صاعقه، تخلیه الکتریکی بین دو ابر طوفانی مختلف رخ می‌دهد.

• صاعقه از ابر به زمین (Cloud-to-ground lightning): این نوع صاعقه زمانی رخ می‌دهد که بار منفی از ابر به سمت زمین حرکت کرده و با بار مثبت روی زمین یا اشیاء موجود در سطح زمین تخلیه می‌شود. این نوع صاعقه معمولاً بسیار شدید است و می‌تواند خطرات زیادی ایجاد کند.

4. رعد (Thunder)

رعد در واقع صدای انفجار ناشی از تخلیه سریع انرژی در جو است که توسط صاعقه ایجاد می‌شود. وقتی که صاعقه در آسمان ایجاد می‌شود، هوا به شدت گرم می‌شود و گازهای موجود در جو به سرعت منبسط می‌شوند. این انبساط سریع باعث ایجاد موج صوتی می‌شود که به شکل صدای رعد شنیده می‌شود.

صاعقه می‌تواند دمایی در حدود 30,000 درجه سلسیوس (شش برابر دمای سطح خورشید) ایجاد کند. این گرمای شدید باعث انبساط سریع هوا می‌شود که صدای رعد را به دنبال دارد. از آنجا که نور صاعقه سریع‌تر از صوت حرکت می‌کند، شما ممکن است ابتدا نور صاعقه را ببینید و سپس صدای رعد را بشنوید. معمولاً فاصله میان مشاهده صاعقه و شنیدن رعد می‌تواند نشان‌دهنده فاصله زمانی بین شما و وقوع صاعقه باشد.

5. شرایط لازم برای وقوع رعد و برق

رعد و برق در شرایط خاصی رخ می‌دهد. این شرایط عبارتند از:

• هوای گرم و مرطوب: هوای مرطوب که رطوبت زیادی دارد، به ابرهای طوفانی کمک می‌کند تا بارهای الکتریکی را به خوبی جداسازی کنند.

• اختلاف دما: اختلاف دمای شدید بین لایه‌های مختلف جو، به خصوص بین لایه‌های پایین و بالای ابر، یکی از عوامل اصلی تشکیل ابرهای طوفانی و بارگذاری الکتریکی است.

• وجود ابرهای طوفانی: همانطور که گفته شد، رعد و برق به طور عمده در ابرهای کومولونیبوس رخ می‌دهد. این ابرها نیاز به ارتفاع بالا، شرایط دمایی و رطوبتی خاص دارند.

6. زمان وقوع رعد و برق

رعد و برق معمولاً در شرایط خاص جوی و بیشتر در فصل‌های تابستان و پاییز رخ می‌دهد، زمانی که هوای گرم و مرطوب با هوای سردتر در بالای ابرها برخورد می‌کند. در مناطقی با آب و هوای گرم و مرطوب، مانند مناطق استوایی، وقوع رعد و برق بیشتر از مناطق سرد و خشک است.

7. عوامل تأثیرگذار بر شدت رعد و برق

• ارتفاع ابرها: هرچه ابرها بلندتر و بزرگ‌تر باشند، احتمال وقوع صاعقه‌های شدیدتر افزایش می‌یابد.
• رطوبت جو: میزان رطوبت بالا به تشکیل بار الکتریکی و تشکیل ابرهای طوفانی کمک می‌کند.
• نیروهای جوی دیگر: نیروهای جوی مانند باد، تغییرات فشار هوا و دیگر عوامل می‌توانند بر شدت و الگوی حرکت طوفان‌های رعد و برقی تأثیر بگذارند.

8. خطرات و ایمنی در برابر رعد و برق

رعد و برق می‌تواند خطرات زیادی به همراه داشته باشد، از جمله:

• آسیب به انسان‌ها: ضربه مستقیم صاعقه می‌تواند کشنده باشد. افراد در فضای باز، به ویژه در هنگام طوفان‌های رعد و برقی، باید از قرار گرفتن در مکان‌های باز یا نزدیک درختان اجتناب کنند.
• آتش‌سوزی: صاعقه‌ها می‌توانند باعث آتش‌سوزی‌های وسیع در جنگل‌ها یا مناطق خشک شوند.
• آسیب به تأسیسات: صاعقه می‌تواند به تأسیسات برقی، شبکه‌های انتقال برق و دیگر تجهیزات حساس آسیب وارد کند.

نتیجه‌گیری:

رعد و برق پدیده‌ای است که ناشی از تخلیه الکتریکی میان ابرها یا میان ابرها و زمین است. این پدیده به طور عمده در ابرهای طوفانی شکل می‌گیرد و در نتیجه تفاوت‌های دمایی و رطوبتی در جو ایجاد می‌شود. صاعقه معمولاً به دنبال تخلیه سریع انرژی در جو شکل می‌گیرد و صدای رعد ناشی از انبساط سریع هوا به دلیل گرمای شدید صاعقه است. شرایط خاصی مانند هوای گرم و مرطوب، وجود ابرهای طوفانی و اختلاف دما برای وقوع رعد و برق ضروری است.