كيف يظهر الرعد والبرق عند الأطفال. ما هو البرق ولماذا يحدث؟ كرة نارية مذهلة

كل ثانية تقريبًا 700 البرق، وكل عام تقريبًا 3000 يموت الناس بسبب الصواعق. لم يتم شرح الطبيعة الفيزيائية للبرق بشكل كامل، ومعظم الناس ليس لديهم سوى فكرة تقريبية عن ماهيته. وبعض التصريفات تصطدم في السحاب أو شيء من هذا القبيل. لجأنا اليوم إلى كتابنا في مجال الفيزياء لمعرفة المزيد عن طبيعة البرق. كيف يظهر البرق وأين يضرب البرق ولماذا يحدث الرعد. بعد قراءة المقال ستعرف الإجابة على هذه الأسئلة والعديد من الأسئلة الأخرى.

ما هو البرق

البرق– إثارة تفريغ كهربائي في الجو .

التفريغ الكهربائيهي عملية تدفق التيار في وسط مرتبط بزيادة كبيرة في موصليته الكهربائية مقارنة بالحالة الطبيعية. هناك أنواع مختلفةالتفريغ الكهربائي في الغاز: شرارة, قوس, المشتعلة.

يحدث تفريغ الشرارة عند الضغط الجوي ويصاحبه صدع شراري مميز. تفريغ الشرارة عبارة عن مجموعة من قنوات الشرارة الخيطية التي تختفي وتستبدل بعضها البعض. وتسمى أيضًا قنوات الشرارة اللافتات. تمتلئ قنوات الشرارة بالغاز المتأين، أي البلازما. البرق هو شرارة عملاقة، والرعد هو صدع قوي للغاية. لكن الأمر ليس بهذه البساطة.

الطبيعة الفيزيائية للبرق

كيف يتم شرح أصل البرق؟ نظام سحابة الأرضأو سحابة سحابةإنه نوع من المكثفات. يلعب الهواء دور العازل بين السحب. يحتوي الجزء السفلي من السحابة على شحنة سالبة. عندما يكون هناك فرق كاف في الجهد بين السحابة والأرض، تنشأ الظروف التي يحدث فيها البرق في الطبيعة.

زعيم الخطوة

قبل وميض البرق الرئيسي، يمكن ملاحظة بقعة صغيرة تتحرك من السحابة إلى الأرض. هذا هو ما يسمى بالزعيم المتدرج. تبدأ الإلكترونات، تحت تأثير فرق الجهد، في التحرك نحو الأرض. أثناء تحركها، تصطدم بجزيئات الهواء، مما يؤدي إلى تأينها. يتم وضع نوع من القناة المؤينة من السحابة إلى الأرض. بسبب تأين الهواء بواسطة الإلكترونات الحرة، تزداد التوصيلية الكهربائية في منطقة مسار القائد بشكل ملحوظ. يبدو أن القائد يمهد الطريق للتفريغ الرئيسي، والانتقال من قطب كهربائي (سحابة) إلى آخر (أرضي). يحدث التأين بشكل غير متساو، لذلك يمكن للقائد أن يتفرع.

نتائج عكسية

وفي اللحظة التي يقترب فيها القائد من الأرض، يزداد التوتر عند طرفه. يتم طرح شريط الاستجابة (القناة) من الأرض أو من الأشياء البارزة فوق السطح (الأشجار وأسطح المباني) باتجاه القائد. يتم استخدام خاصية البرق هذه للحماية منه عن طريق تركيب مانع الصواعق. لماذا يضرب البرق الإنسان أو الشجرة؟ في الواقع، إنها لا تهتم بمكان الضرب. بعد كل شيء، يبحث البرق عن أقصر طريق بين الأرض والسماء. ولهذا السبب من الخطورة التواجد على السهل أو على سطح الماء أثناء العواصف الرعدية.

عندما يصل القائد إلى الأرض، يبدأ التيار بالتدفق عبر القناة الموضوعة. في هذه اللحظة يتم ملاحظة وميض البرق الرئيسي، مصحوبًا بزيادة حادة في القوة الحالية وإطلاق الطاقة. والسؤال ذو الصلة هنا هو، من أين يأتي البرق؟ومن المثير للاهتمام أن القائد ينتشر من السحابة إلى الأرض، لكن الوميض الساطع المعاكس، الذي اعتدنا على رؤيته، ينتشر من الأرض إلى السحابة. والأصح أن البرق لا يأتي من السماء إلى الأرض، بل يحدث بينهما.

لماذا يرعد البرق؟

ينشأ الرعد من موجة الصدمة الناتجة عن التوسع السريع للقنوات المتأينة. لماذا نرى البرق أولا ثم نسمع الرعد؟الأمر كله يتعلق بالفرق بين سرعة الصوت (340.29 م/ث) والضوء (299,792,458 م/ث). من خلال حساب الثواني بين الرعد والبرق وضربها في سرعة الصوت، يمكنك معرفة المسافة التي ضربها البرق منك.

هل تحتاج إلى ورقة عن فيزياء الغلاف الجوي؟لقرائنا هناك الآن خصم 10٪ على أي نوع من العمل

أنواع البرق وحقائق عن البرق

البرق بين السماء والأرض ليس البرق الأكثر شيوعاً. في أغلب الأحيان، يحدث البرق بين السحب ولا يشكل تهديدا. بالإضافة إلى البرق الأرضي وداخل السحابة، هناك برق يتشكل في الطبقات العليا من الغلاف الجوي. ما هي أنواع البرق الموجودة في الطبيعة؟

• البرق داخل السحابة؛
• البرق الكروي؛
• "الجان"؛
• الطائرات.
• العفاريت.

لا يمكن ملاحظة الأنواع الثلاثة الأخيرة من البرق بدون أدوات خاصة، حيث أنها تتشكل على ارتفاع 40 كيلومترًا وما فوق.

فيما يلي بعض الحقائق عن البرق:

• كان طول أطول برق مسجل على الأرض 321 كم. تم رصد هذا البرق في أوكلاهوما 2007.
• استمر أطول البرق 7,74 ثواني وتم تسجيله في جبال الألب.
• يتشكل البرق ليس فقط على أرض. نحن نعرف على وجه اليقين عن البرق فينوس, كوكب المشتري, زحلو أورانوس. برق زحل أقوى بملايين المرات من برق الأرض.
• يمكن أن تصل قوة التيار في البرق إلى مئات الآلاف من الأمبيرات، ويمكن أن يصل الجهد إلى مليارات الفولتات.
• يمكن أن تصل درجة حرارة قناة البرق 30000 درجة مئوية في 6 أضعاف درجة حرارة سطح الشمس.

البرق الكرة

البرق الكروي – أنواع منفصلةالبرق الذي تبقى طبيعته غامضة. ومثل هذا البرق هو جسم مضيء على شكل كرة تتحرك في الهواء. وفقًا لأدلة محدودة، يمكن أن تتحرك كرة البرق في مسار غير متوقع، أو تنقسم إلى مسامير أصغر، أو تنفجر، أو ببساطة تختفي بشكل غير متوقع. هناك العديد من الفرضيات حول أصل كرة البرق، لكن لا يمكن اعتبار أي منها موثوقًا. الحقيقة - لا أحد يعرف كيف يظهر البرق الكروي. بعض الفرضيات تقلل من ملاحظة هذه الظاهرة إلى الهلوسة. لم يتم ملاحظة البرق الكروي مطلقًا في الظروف المختبرية. يمكن لجميع العلماء أن يكتفوا بشهادات شهود العيان.

أخيرًا، ندعوك لمشاهدة الفيديو ونذكرك: إذا سقط واجب دراسي أو اختبار على رأسك كالبرق في يوم مشمس، فلا داعي لليأس. يقوم متخصصو خدمة الطلاب بمساعدة الطلاب منذ عام 2000. اطلب المساعدة المؤهلة في أي وقت. 24 ساعات في اليوم، 7 أيام في الأسبوع ونحن على استعداد لمساعدتك.

يعلم الجميع ما هي العاصفة الرعدية - وميض البرق وهدير الرعد. كثير من الناس (وخاصة الأطفال) يخافون منها بشدة. ولكن من أين يأتي الرعد والبرق؟ وبشكل عام، أي نوع من هذه الظاهرة؟

إن العاصفة الرعدية هي في الواقع ظاهرة طبيعية مزعجة إلى حد ما وحتى مخيفة، عندما تغطي السحب الداكنة والثقيلة الشمس، ويومض البرق، ويهز الرعد، ويهطل المطر من السماء على شكل سيول ...

والصوت الذي يصدر ليس أكثر من موجة ناتجة عن اهتزازات هوائية قوية. في معظم الحالات، يزداد الحجم قرب نهاية اللفة. يحدث هذا بسبب انعكاس الصوت من السحب. هذا هو الرعد.

البرق هو تفريغ كهربائي قوي جدًا للطاقة. يحدث نتيجة كهربة قوية للسحب أو سطح الأرض. وتحدث التفريغات الكهربائية إما في السحب نفسها، أو بين سحابتين متجاورتين، أو بين السحابة والأرض. تنقسم عملية حدوث البرق إلى الضربة الأولى وجميع الضربات اللاحقة. والسبب هو أن ضربة البرق الأولى تخلق مسارًا للتفريغ الكهربائي. يتراكم تفريغ كهربائي سلبي في قاع السحابة. وسطح الأرض له شحنة موجبة. ولذلك فإن الإلكترونات (الجزيئات ذات الشحنة السالبة، إحدى الوحدات الأساسية للمادة) الموجودة في السحابة تنجذب إلى الأرض مثل المغناطيس وتندفع إلى الأسفل. بمجرد وصول الإلكترونات الأولى إلى سطح الأرض، يتم إنشاء قناة (نوع من الممر) خالية من التفريغ الكهربائي، والتي من خلالها تندفع الإلكترونات المتبقية إلى الأسفل. الإلكترونات القريبة من الأرض هي أول من يغادر القناة. ويسارع آخرون ليحلوا محلهم. ونتيجة لذلك، يتم إنشاء حالة يخرج فيها كل تفريغ الطاقة السلبية من السحابة، مما يخلق تدفقًا قويًا للكهرباء موجهًا إلى الأرض.

في مثل هذه اللحظة يحدث وميض من البرق مصحوبًا بدوي الرعد. الغيوم المكهربة تخلق البرق. ولكن ليس كل سحابة تحتوي على ما يكفي من القوة لاختراق طبقة الغلاف الجوي. هناك ظروف معينة ضرورية لإظهار القوة والعناصر.

يمكن اعتبار السحابة التي يصل ارتفاعها إلى عدة آلاف من الأمتار عاصفة رعدية. يقع الجزء السفلي من السحابة بالقرب من سطح الأرض، ونظام درجة الحرارة هناك أعلى منه في الجزء العلوي من السحابة، حيث يمكن أن تتجمد قطرات الماء. الكتل الهوائية في حركة مستمرة، فالهواء الدافئ يرتفع، والهواء البارد ينخفض. عندما تتحرك الجسيمات، فإنها تصبح مكهربة، أي أنها مشبعة بالكهرباء. تتراكم أجزاء مختلفة من السحابة كميات مختلفة من الطاقة. وعندما يكون هناك الكثير منه، يحدث وميض مصحوب بنبضات الرعد. هذه عاصفة رعدية ما هي أنواع البرق الموجودة؟ قد يعتقد شخص ما أن البرق هو نفسه أن العاصفة الرعدية هي عاصفة رعدية. ومع ذلك، هناك عدة أنواع من البرق تختلف تمامًا عن بعضها البعض. البرق الخطي هو النوع الأكثر شيوعًا. يبدو وكأنه شجرة متضخمة رأسا على عقب. تمتد عدة "براعم" أرق وأقصر من القناة الرئيسية (الجذع).

يمكن أن يصل طول هذا البرق إلى 20 كيلومترًا، ويمكن أن تصل قوة التيار إلى 20000 أمبير. وتبلغ سرعتها 150 كيلومترا في الثانية. تصل درجة حرارة البلازما التي تملأ قناة البرق إلى 10000 درجة. البرق داخل السحابة - يصاحب حدوث هذا النوع تغيرات في المجالات الكهربائية والمغناطيسية، ومن المرجح أن يتم العثور على مثل هذا البرق بالقرب من خط الاستواء. في المناخات المعتدلة يبدو نادرا للغاية. إذا كان هناك برق في السحابة، فإن جسمًا غريبًا ينتهك سلامة القشرة، على سبيل المثال، طائرة مكهربة، يمكن أن يجبره على الخروج. يمكن أن يتراوح طوله من 1 إلى 150 كيلومترًا. البرق الأرضي - هذا هو النوع الأطول أمداً من البرق، لذلك يمكن أن تكون عواقبه مدمرة.

نظرًا لوجود عقبات في طريقه، من أجل الالتفاف حولها، يضطر البرق إلى تغيير اتجاهه. ولذلك يصل إلى الأرض على شكل درج صغير. وتبلغ سرعتها حوالي 50 ألف كيلومتر في الثانية. وبعد أن يكمل البرق مساره، يتوقف عن الحركة لعدة عشرات من الميكروثانية، ويضعف ضوءه. ثم تبدأ المرحلة التالية: تكرار المسار الذي تم اجتيازه.

أحدث التفريغ أكثر سطوعًا من كل التفريغ السابق، والتيار فيه يمكن أن يصل إلى مئات الآلاف من الأمبيرات. تتراوح درجة الحرارة داخل البرق حوالي 25000 درجة. البرق العفريت. اكتشف العلماء هذا التنوع مؤخرًا نسبيًا - في عام 1989. وهذا البرق نادر جدًا وتم اكتشافه بالصدفة، علاوة على ذلك، فهو يستمر لحوالي أعشار ثانية واحدة فقط. وما يميز سبرايت عن غيره من التفريغات الكهربائية هو الارتفاع الذي يظهر عنده - ما يقرب من 50-130 كيلومترًا، بينما الأنواع الأخرى لا تتجاوز علامة الـ 15 كيلومترًا، بالإضافة إلى ذلك، يتميز سبرايت لايتنينغ بقطره الضخم الذي يمكن أن يصل إلى 100 كيلومتر . يشبه هذا البرق عمودًا رأسيًا من الضوء ولا يومض بشكل فردي، بل في مجموعات. يمكن أن يكون لونه مختلفًا ويعتمد على تركيبة الهواء: أقرب إلى الأرض، حيث يوجد المزيد من الأكسجين، يكون أخضر أو ​​أصفر أو أبيض، وتحت تأثير النيتروجين، على ارتفاع يزيد عن 70 كم يكتسب لونا أحمر مشرق.

البرق اللؤلؤي. ويعتبر هذا البرق، مثل البرق السابق، ظاهرة طبيعية نادرة. في أغلب الأحيان، يظهر بعد الخطي ويكرر مساره بالكامل. وتتكون من كرات تقع على مسافة من بعضها البعض وتشبه الخرز. البرق الكرة. هذا هو مجموعة متنوعة خاصة. ظاهرة طبيعيةعندما يكون البرق على شكل كرة، تسطع وتطفو في السماء. وفي هذه الحالة، يصبح مسار طيرانها غير متوقع، مما يجعلها أكثر خطورة على البشر.

في معظم الحالات، يحدث البرق الكروي بالاشتراك مع أنواع أخرى. ومع ذلك، هناك حالات عندما ظهرت حتى في الطقس المشمس. يمكن أن يتراوح حجم الكرة من عشرة إلى عشرين سنتيمترا.

يمكن أن يكون لونه أزرق أو برتقالي أو أبيض. ودرجة الحرارة مرتفعة جدًا لدرجة أنه إذا تمزقت الكرة بشكل غير متوقع، يتبخر السائل المحيط بها، وتذوب الأجسام المعدنية أو الزجاجية. يمكن أن توجد كرة من هذا البرق لفترة طويلة. عند التحرك، يمكن أن يغير اتجاهه بشكل غير متوقع، أو يحوم في الهواء لعدة ثوان، أو ينحرف بشكل حاد إلى جانب واحد. يظهر في نسخة واحدة، ولكن دائمًا بشكل غير متوقع. وقد تنزل الكرة من السحاب، أو تظهر فجأة في الهواء من خلف عمود أو شجرة. وإذا كان البرق العادي يمكن أن يضرب شيئا ما فقط - منزل، شجرة، وما إلى ذلك، فإن البرق الكروي قادر على اختراق مساحة مغلقة (على سبيل المثال، غرفة) من خلال منفذ أو تشغيله الأجهزة المنزلية- تلفزيون، الخ.

أي البرق يعتبر الأكثر خطورة؟

عادة ما تتبع الضربة الأولى للرعد والبرق ضربة ثانية. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن الإلكترونات الموجودة في الوميض الأول تخلق الفرصة لمرور ثانٍ للإلكترونات. ولذلك، فإن الفاشيات اللاحقة تحدث الواحدة تلو الأخرى دون فترات زمنية تقريبًا، وتضرب نفس المكان.

يمكن أن يتسبب البرق الناتج من السحابة بتفريغه الكهربائي في إلحاق ضرر جسيم بالشخص وحتى القتل. وحتى لو لم تضرب ضربةها شخصا بشكل مباشر، ولكنها تقع في مكان قريب، فإن العواقب الصحية يمكن أن تكون سيئة للغاية. لحماية نفسك، يجب عليك اتباع بعض القواعد: لذلك، أثناء العاصفة الرعدية، لا يجب عليك أبدًا السباحة في النهر أو البحر! يجب أن تكون دائمًا على أرض جافة.

في هذه الحالة، من الضروري أن تكون أقرب إلى سطح الأرض قدر الإمكان. أي أنه لا داعي لتسلق شجرة، ناهيك عن الوقوف تحتها، خاصة إذا كانت في وسط مكان مفتوح. بالإضافة إلى ذلك، يجب عدم استخدام أي أجهزة محمولة (الهواتف، الأجهزة اللوحية، وما إلى ذلك) لأنها يمكن أن تجذب البرق.

من بين العديد من الظواهر الجوية، لا شك أن البرق يحتل مكانا خاصا. إنها جميلة للغاية ومذهلة، ولا تزال القوة المذهلة لضرباتها تخيف الكثير من الناس حتى يومنا هذا.


وهذا على الرغم من أنهم جميعًا درسوا في المدرسة ولديهم فكرة عن ماهية الكهرباء.

الأفكار القديمة حول البرق

في العصور القديمة، أثار البرق مشاعر قوية بنفس القدر لدى الناس. كانت موضع إعجاب وخوف، معتبرين إياها سلاحاً للآلهة. ليس من قبيل الصدفة أن الآلهة الأكثر روعة وحربًا في جميع الأمم تقريبًا كانت مسلحة بالبرق: زيوس بين اليونانيين القدماء، وكوكب المشتري بين الرومان، وبيرون بين السلاف.

في آلهة الآلهة الهندية القديمة، كان شيفا المدمر وإندرا المحارب مسلحين بالبرق، وكان لديهما سلاح خاص لرمي البرق - فاجرا.

في الوقت نفسه، غالبا ما يعتبر البرق رمزا لصحوة الحيوية والطاقة. وهكذا، بحسب معتقدات الصينيين القدماء، كان الطقس يتحكم فيه مجلس سماوي خاص مكون من أربعة آلهة.

كان البرق مسؤولاً عن الإلهة ديان مو، التي قامت بتقريب المرايا السماوية وتباعدها، بادئة بوميض البرق الحركة الثابتة للحياة في الحقول وفي قلوب الناس. في المسيحية، يرمز البرق إلى الوحي الإلهي والحكم الإلهي.

كيف يتكون البرق؟

يعلم الجميع اليوم أن البرق هو تفريغ كهربائي قوي يحدث بين السحب. ولكن ليس الجميع يعرف بالضبط كيف يتم تشكيلها.


السحابة الرعدية هي سحابة من بخار الماء، يصل حجمها أحيانًا إلى عشرات الكيلومترات. يمكن أن يقع الجزء العلوي منه على ارتفاع 6-7 كم، بينما يقع الجزء السفلي على بعد نصف كيلومتر فقط من الأرض.

على ارتفاع 4 كم، تسود دائما درجات الحرارة السلبية، لذلك تتحول قطرات البخار هناك إلى قطع من الجليد. يتحركون بشكل فوضوي، ويحتكون باستمرار ببعضهم البعض، مما يجعل معظمهم يكتسبون شحنة كهربائية: الصغيرة إيجابية، والكبيرة سلبية.

وتحت تأثير الجاذبية، تسقط قطع كبيرة من الجليد في الطبقات السفلية من السحابة، وتتراكم هناك، بينما تبقى القطع الصغيرة في الأعلى. تدريجيًا، تصبح القيمة الإجمالية للشحنات كبيرة بما يكفي حتى يكتسب المجال الذي ينشأ بينها شدة هائلة.

عندما تقترب أجزاء السحابة المشحونة بشكل مختلف، تندفع الأيونات والإلكترونات الفردية، التي تمزقها الجاذبية المتبادلة من أماكنها، نحو بعضها البعض، وتسحب جيرانها معهم. وتظهر قناة تفريغ بلازما، تنتشر عبر أجزاء من السحابة بسرعة أجزاء من مائة من الثانية.


في بعض الأحيان تكون الحافة السفلية للسحابة منخفضة بدرجة كافية فوق سطح الأرض لحدوث انهيار كهربائي بين السحابة وسطح الأرض. "المحظوظة" بشكل خاص في هذا الصدد هي التلال أو الأشجار المعزولة والأعمدة وأبراج خطوط الكهرباء، والتي تصبح محفزات للتفريغ. ولهذا السبب من الخطر البقاء تحت شجرة وحيدة على تلة أو عمود كهربائي أثناء عاصفة رعدية.

وتصل درجة الحرارة داخل قناة البرق إلى عشرة آلاف درجة، ويصل الجهد الكهربائي إلى عدة مئات الملايين من الفولتات. وفي الوقت نفسه، فإن سعة "مكثف" السحابة صغيرة جدًا - فقط حوالي 0.15 ميكروفاراد. تحرق البلازما الساخنة الهواء المحيط بالقناة، والتي تنهار بعد ذلك مسببة موجة صدمية نعتبرها رعدًا.

زارنيتسا

لا يحدث البرق فقط في السحب العادية المكونة من بخار الماء. لتكوينها، من الضروري أن يكون هناك تعليق مشتت بدقة لأي مادة في الهواء، والتي سوف تحتك جزيئاتها ببعضها البعض وتكتسب شحنة كهربائية.

لذلك، في الصيف الجاف، يمكنك أحيانًا رؤية "عاصفة رعدية جافة" - البرق الذي يتشكل في سحب ضخمة من الغبار الذي تثيره الرياح. وتسمى هذه الصواعق البرق.

البرق الكرة

في بعض الأحيان، أثناء عاصفة رعدية، يتم تشكيل كرة البرق - جلطة كروية صغيرة من الطاقة. هذه واحدة من أكثر الظواهر الجوية التي تمت دراستها بشكل سيء، والتي، على عكس البرق العادي، لم يتم تكرارها بعد في الظروف المختبرية.


يمكن أن يسبب البرق على شكل كرة ضررًا للشخص الذي يلمسه، ولكن هناك العديد من الحالات التي لم يسبب فيها الاتصال بها أي أحاسيس غير سارة.

تم الكشف عن الطبيعة الكهربائية للبرق في البحث الذي أجراه الفيزيائي الأمريكي ب. فرانكلين، الذي تم بمبادرة منه إجراء تجربة لاستخراج الكهرباء من السحابة الرعدية. إن تجربة فرانكلين في توضيح الطبيعة الكهربائية للبرق معروفة على نطاق واسع. وفي عام 1750، نشر عملاً وصف فيه تجربة استخدام طائرة ورقيةانطلقت في عاصفة رعدية. تم وصف تجربة فرانكلين في أعمال جوزيف بريستلي.

ويبلغ متوسط ​​طول البرق 2.5 كم، ويمتد بعض التصريفات إلى 20 كم في الغلاف الجوي.

كيف يتشكل البرق؟ في أغلب الأحيان، يحدث البرق في السحب الركامية، والتي تسمى بعد ذلك العواصف الرعدية. يتشكل البرق أحيانًا في السحب الطبقية المزنية، وكذلك أثناء الانفجارات البركانية والأعاصير والعواصف الترابية.

مخطط حدوث البرق: أ - التكوين؛ ب - الفئة.

لكي يحدث البرق، من الضروري أن يتشكل مجال كهربائي بقوة كافية لبدء تفريغ كهربائي (~ 1 ميجا فولت/م) في حجم صغير نسبيًا (ولكن ليس أقل من حجم حرج معين) من السحابة، و يوجد في جزء كبير من السحابة حقل ذو قوة متوسطة كافية للحفاظ على التفريغ الذي بدأ (~ 0.1-0.2 ميجا فولت / م). في البرق الطاقة الكهربائيةتتحول الغيوم إلى حرارة وضوء.

عادة ما يتم ملاحظة البرق الخطي، الذي ينتمي إلى ما يسمى بالتفريغ الكهربائي، لأنه يبدأ (وينتهي) بتراكم الجزيئات المشحونة. يحدد هذا بعض خصائصها التي لا تزال غير مفسرة والتي تميز البرق عن التفريغ بين الأقطاب الكهربائية.

وبالتالي فإن البرق لا يحدث في مسافة أقصر من عدة مئات من الأمتار؛ تنشأ في المجالات الكهربائية أضعف بكثير من الحقول أثناء التفريغ بين الأقطاب الكهربائية؛ يحدث جمع الشحنات التي يحملها البرق في أجزاء من الألف من الثانية من مليارات الجزيئات الصغيرة، المعزولة جيدًا عن بعضها البعض، والتي تقع في مساحة تبلغ عدة كيلومترات مربعة.

إن العملية الأكثر دراسة هي تطور البرق في السحب الرعدية، في حين أن البرق يمكن أن يمر في السحب نفسها (البرق داخل السحابة)، أو يمكن أن يضرب الأرض (البرق الأرضي).

البرق الأرضي

مخطط تطوير البرق الأرضي: أ، ب - مرحلتان رئيسيتان؛ 1 - السحابة. 2 - اللافتات. 3 - قناة زعيم الخطوة؛ 4 - تاج القناة. 5- نبض الإكليل على رأس القناة؛ ج - تشكيل قناة البرق الرئيسية (K).

تتكون عملية تطوير البرق الأرضي من عدة مراحل. في المرحلة الأولى، في المنطقة التي يصل فيها المجال الكهربائي إلى قيمة حرجة، يبدأ التأين الارتطامي، الذي تم إنشاؤه في البداية بواسطة الإلكترونات الحرة، الموجودة دائمًا بكميات صغيرة في الهواء، والتي، تحت تأثير المجال الكهربائيتكتسب سرعات كبيرة نحو الأرض وتصطدم بالجزيئات التي يتكون منها الهواء وتؤينها.

وفقا لمفاهيم أكثر حداثة، يبدأ التفريغ بالطاقة العالية الأشعة الكونية، والتي تؤدي إلى عملية تسمى الانهيار الجامح. وهكذا تنشأ الانهيارات الثلجية الإلكترونية، وتتحول إلى خيوط من التفريغ الكهربائي - اللافتات، وهي قنوات جيدة التوصيل، والتي، عند اندماجها، تؤدي إلى ظهور قناة مشرقة متأينة حراريًا ذات موصلية عالية - قائد البرق المتدرج.

تحدث حركة القائد نحو سطح الأرض بخطوات تبلغ عدة عشرات من الأمتار بسرعة ~ 50 ألف كيلومتر في الثانية، وبعدها تتوقف حركته لعدة عشرات من الميكروثانية، ويضعف التوهج بشكل كبير؛ ثم، في المرحلة اللاحقة، يتقدم القائد مرة أخرى عدة عشرات من الأمتار.

يغطي التوهج الساطع جميع الخطوات التي تم تمريرها، يليه توقف التوهج وإضعافه مرة أخرى. وتتكرر هذه العمليات عندما ينتقل القائد إلى سطح الأرض منها متوسط ​​السرعة 200.000 متر في الثانية. عندما يتحرك القائد نحو الأرض، تزداد شدة المجال في نهايته، وتحت تأثيره، يتم إخراج تدفق الاستجابة من الأجسام البارزة على سطح الأرض، ويتصل بالقائد. يتم استخدام ميزة البرق هذه لإنشاء مانعة الصواعق.

في المرحلة النهائية، يتبع تفريغ البرق العكسي (من الأسفل إلى الأعلى)، أو الرئيسي، على طول القناة المتأينة بواسطة القائد، والتي تتميز بتيارات تتراوح من عشرات إلى مئات الآلاف من الأمبيرات، وسطوع يتجاوز سطوع القائد بشكل ملحوظ، وسرعة تقدم عالية تصل في البداية إلى ~ 100000 كيلومتر في الثانية، وفي النهاية تتناقص إلى ~ 10000 كيلومتر في الثانية.

يمكن أن تتجاوز درجة حرارة القناة أثناء التفريغ الرئيسي 25000 درجة مئوية.يمكن أن يتراوح طول قناة البرق من 1 إلى 10 كم، ويمكن أن يصل قطرها إلى عدة سنتيمترات. وبعد مرور النبضة الحالية يضعف تأين القناة وتوهجها. في المرحلة النهائية، يمكن أن يستمر تيار البرق لمئات وحتى أعشار الثانية، ويصل إلى مئات وآلاف الأمبيرات. يُطلق على هذا البرق اسم البرق المطول وغالبًا ما يسبب الحرائق.

غالبًا ما يقوم التفريغ الرئيسي بتفريغ جزء فقط من السحابة. يمكن أن تؤدي الشحنات الموجودة على ارتفاعات عالية إلى ظهور قائد جديد (مجتاح) يتحرك بشكل مستمر بسرعة آلاف الكيلومترات في الثانية. سطوع توهجه قريب من سطوع الزعيم المتدرج. عندما يصل القائد المنجرف إلى سطح الأرض، تتبعه ضربة رئيسية ثانية، مشابهة للأولى.

عادة، يتضمن البرق العديد من التصريفات المتكررة، لكن عددهم يمكن أن يصل إلى عدة عشرات. يمكن أن تتجاوز مدة البرق المتعدد ثانية واحدة. يؤدي إزاحة قناة البرق المتعددة بواسطة الريح إلى إنشاء ما يسمى بالبرق الشريطي - وهو شريط مضيء.

البرق داخل السحابة

يتضمن البرق داخل السحابة عادة مراحل رائدة فقط؛ ويتراوح طولها من 1 إلى 150 كيلومترًا. وتزداد نسبة البرق داخل السحابة كلما تحركت نحو خط الاستواء، وتتغير من 0.5 في خطوط العرض المعتدلة إلى 0.9 في المنطقة الاستوائية. ويصاحب مرور البرق تغيرات في المجالات الكهربائية والمغناطيسية وانبعاثات الراديو، أو ما يسمى بالغلاف الجوي.

تزداد احتمالية إصابة جسم أرضي بالبرق مع زيادة ارتفاعه ومع زيادة التوصيل الكهربائي للتربة على السطح أو على عمق ما (يعتمد عمل مانعة الصواعق على هذه العوامل). إذا كان هناك مجال كهربائي في السحابة يكفي للحفاظ على التفريغ، ولكنه ليس كافيًا للتسبب في حدوثه، فيمكن أن يكون كابل معدني طويل أو طائرة بمثابة مشعل البرق، خاصة إذا كانت مشحونة كهربائيًا بشكل كبير. وبهذه الطريقة، يتم في بعض الأحيان "استفزاز" البرق في السحب الركامية المزنية والقوية.

في كل ثانية، يضرب حوالي 50 برقًا سطح الأرض، وفي المتوسط، يضرب البرق كل كيلومتر مربع ست مرات في السنة.

الناس والبرق

البرق يشكل تهديدا خطيرا لحياة الإنسان. غالبًا ما يحدث إصابة شخص أو حيوان بالبرق في الأماكن المفتوحة، وذلك لأن... ويتبع التيار الكهربائي أقصر مسار "السحابة الرعدية-الأرضية". في كثير من الأحيان يضرب البرق الأشجار ومنشآت المحولات السكك الحديديةمما أدى إلى اشتعالها.

من المستحيل أن تصاب بالبرق الخطي العادي داخل المبنى، ولكن هناك رأي مفاده أن ما يسمى بالبرق الكروي يمكن أن يخترق الشقوق والنوافذ المفتوحة. يشكل البرق العادي خطورة على هوائيات التلفزيون والراديو الموجودة على أسطح المباني الشاهقة، وكذلك على معدات الشبكات.

في جسم ضحايا البرق، يتم ملاحظة نفس التغيرات المرضية كما في حالة الصدمة الكهربائية. يفقد المصاب وعيه، ويسقط، وقد يعاني من تشنجات، وغالباً ما يتوقف التنفس ونبضات القلب. يمكنك عادةً العثور على "علامات التيار" على جسمك، وهي الأماكن التي تدخل فيها الكهرباء وتخرج منها.

هذه خطوط وردية فاتحة أو حمراء تشبه الشجرة تختفي عند الضغط عليها بأصابعك (تستمر لمدة يوم أو يومين بعد الموت). وهي نتيجة لتوسع الشعيرات الدموية في منطقة اتصال البرق بالجسم. في حالة الوفاة، يكون سبب توقف الوظائف الحيوية الأساسية هو التوقف المفاجئ للتنفس ونبض القلب من التأثير المباشر للصاعقة على المراكز التنفسية والحركية الوعائية في النخاع المستطيل.

عندما ضرب البرق، الأول الرعاية الطبيةيجب أن تكون عاجلة. وفي الحالات الشديدة (توقف التنفس ونبض القلب) يكون الإنعاش ضرورياً من قبل أي شاهد على المحنة دون انتظار العاملين في المجال الطبي. الإنعاش فعال فقط في الدقائق الأولى بعد ضربة البرق؛ بعد 10-15 دقيقة، كقاعدة عامة، لم يعد فعالا. العلاج في المستشفى في حالات الطوارئ ضروري في جميع الحالات.

ضحايا البرق

في الأساطير والأدب:

• أسكليبيوس (إيسكولابيوس)، ابن أبولو، إله الأطباء والفنون الطبية، لم يشفي الموتى فحسب، بل أحياهم أيضًا. لاستعادة النظام العالمي المكسور، ضربه زيوس ببرقه؛
• تعهد فايتون، ابن إله الشمس هيليوس، ذات مرة بقيادة عربة والده الشمسية، لكنه لم يستطع كبح جماح الخيول التي تنفث النار وكاد أن يدمر الأرض في لهب رهيب. اخترق زيوس الغاضب فايتون بالبرق.

شخصيات تاريخية:

• توفي الأكاديمي الروسي جي في ريتشمان بسبب صاعقة عام 1753؛
• توفي نائب الشعب في أوكرانيا، الحاكم السابق لمنطقة ريفني، في. تشيرفوني، بسبب صاعقة في 4 يوليو 2009.

• نجا روي سالي وانغ بعد أن ضربه البرق سبع مرات.
• توفي الرائد الأمريكي سمرفورد بعد صراع طويل مع المرض (نتيجة إصابته بالبرق الثالث). البرق الرابع دمر نصبه في المقبرة بالكامل؛
• بين هنود الأنديز، تعتبر ضربة البرق ضرورية لتحقيق أعلى مستويات البدء الشامانية.

الأشجار والبرق

الأشجار الطويلة هي أهداف متكررة للبرق. يمكنك بسهولة العثور على ندوب صاعقة متعددة على الأشجار الأثرية طويلة العمر. يُعتقد أن شجرة واحدة قائمة هي أكثر عرضة للصعق بالبرق، على الرغم من أنه في بعض مناطق الغابات يمكن رؤية ندبات البرق على كل شجرة تقريبًا. تشتعل النيران في الأشجار الجافة عندما يضربها البرق. في أغلب الأحيان، يتم توجيه ضربات البرق إلى خشب البلوط، وعلى الأقل إلى خشب الزان، والذي يعتمد على ما يبدو على كميات مختلفة من الزيوت الدهنية الموجودة فيه، والتي تمثل مقاومة كبيرة للكهرباء.

ينتقل البرق عبر جذع شجرة على طول المسار الأقل مقاومة للكهرباء، وينطلق كمية كبيرةالحرارة وتحول الماء إلى بخار يقسم جذع الشجرة أو في أغلب الأحيان يمزق أجزاء من اللحاء منه ليظهر مسار البرق.

وفي المواسم اللاحقة، تقوم الأشجار عادةً بإصلاح الأنسجة التالفة وقد تغلق الجرح بالكامل، ولا تترك سوى ندبة عمودية. إذا كان الضرر شديدًا جدًا، فإن الرياح والآفات ستقتل الشجرة في النهاية. تعتبر الأشجار موصلات طبيعية للصواعق ومن المعروف أنها توفر الحماية من ضربات البرق للمباني المجاورة. الأشجار الطويلة المزروعة بالقرب من أحد المباني تلتقط البرق، وتساعد الكتلة الحيوية العالية لنظام الجذر على تثبيت ضربة البرق.

تُصنع الآلات الموسيقية من الأشجار التي يضربها البرق، مما يُضفي عليها خصائص فريدة.

البرق 1882
(ج) المصور: ويليام ن. جينينغز، ج. 1882

تم الكشف عن الطبيعة الكهربائية للبرق في بحث الفيزيائي الأمريكي ب. فرانكلين، الذي تم إجراء تجربة على فكرته لاستخراج الكهرباء من السحابة الرعدية. إن تجربة فرانكلين في توضيح الطبيعة الكهربائية للبرق معروفة على نطاق واسع. في عام 1750، نشر عملاً يصف تجربة باستخدام طائرة ورقية تم إطلاقها في عاصفة رعدية. تم وصف تجربة فرانكلين في أعمال جوزيف بريستلي.

الخصائص الفيزيائية للبرق

ويبلغ متوسط ​​طول البرق 2.5 كم، ويمتد بعض التصريفات إلى 20 كم في الغلاف الجوي.

تشكيل البرق

في أغلب الأحيان، يحدث البرق في السحب الركامية، ثم يطلق عليها العواصف الرعدية؛ يتشكل البرق أحيانًا في السحب الطبقية المزنية، وكذلك أثناء الانفجارات البركانية والأعاصير والعواصف الترابية.

تتم ملاحظة البرق الخطي عادةً، والذي ينتمي إلى ما يسمى بالتفريغ الكهربائي، لأنه يبدأ (وينتهي) بتراكم الجسيمات المشحونة. يحدد هذا بعض خصائصها التي لا تزال غير مفسرة والتي تميز البرق عن التفريغ بين الأقطاب الكهربائية. وبالتالي فإن البرق لا يحدث في مسافة أقصر من عدة مئات من الأمتار؛ تنشأ في المجالات الكهربائية أضعف بكثير من الحقول أثناء التفريغ بين الأقطاب الكهربائية؛ يحدث جمع الشحنات التي يحملها البرق في أجزاء من الألف من الثانية من مليارات الجزيئات الصغيرة، المعزولة جيدًا عن بعضها البعض، والتي تقع في حجم عدة كيلومترات مكعبة. العملية الأكثر دراسة هي تطور البرق في السحب الرعدية، بينما يمكن أن يحدث البرق في السحب نفسها - البرق داخل السحابةأو يمكنهم أن يصطدموا بالأرض - البرق الأرضي. لكي يحدث البرق، من الضروري وجود مجال كهربائي في حجم صغير نسبيًا (ولكن ليس أقل من حجم حرج معين) من السحابة (انظر كهرباء الغلاف الجوي) بقوة كافية لبدء تفريغ كهربائي (~ 1 ميجا فولت/م). يجب تشكيلها، وفي جزء كبير من السحابة سيكون هناك مجال ذو قوة متوسطة كافية للحفاظ على التفريغ البادئ (~ 0.1-0.2 ميجا فولت/م). وفي البرق، تتحول الطاقة الكهربائية للسحابة إلى حرارة وضوء وصوت.

البرق الأرضي

تتكون عملية تطوير البرق الأرضي من عدة مراحل. في المرحلة الأولى، في المنطقة التي يصل فيها المجال الكهربائي إلى قيمة حرجة، يبدأ تأثير التأين، الذي تم إنشاؤه في البداية بواسطة شحنات حرة، موجودة دائمًا بكميات صغيرة في الهواء، والتي، تحت تأثير المجال الكهربائي، تكتسب سرعات كبيرة نحو الأرض وتصطدم بالجزيئات التي يتكون منها الهواء وتؤينها.

وفقًا لمفاهيم أكثر حداثة، يحدث تأين الغلاف الجوي لمرور التفريغ تحت تأثير الإشعاع الكوني عالي الطاقة - الجزيئات ذات الطاقات 10 12 -10 15 فولت، وتشكل وابلًا هوائيًا واسعًا (EAS) مع انخفاض في جهد انهيار الهواء بأمر من الحجم في الظروف العادية.

ووفقا لإحدى الفرضيات، فإن الجسيمات تؤدي إلى عملية تسمى الانهيار الجامح. وهكذا تنشأ الانهيارات الإلكترونية وتتحول إلى خيوط من التفريغ الكهربائي - اللافتات، وهي قنوات عالية التوصيل تؤدي عند اندماجها إلى ظهور قناة متأينة حرارياً مشرقة ذات موصلية عالية - صعد زعيم البرق.

تحدث حركة القائد إلى سطح الأرض خطواتعدة عشرات من الأمتار بسرعة ~ 50000 كيلومتر في الثانية، وبعد ذلك تتوقف حركتها لعدة عشرات من الميكروثانية، ويضعف التوهج بشكل كبير؛ ثم، في المرحلة اللاحقة، يتقدم القائد مرة أخرى عدة عشرات من الأمتار. يغطي التوهج الساطع جميع الخطوات التي تم تمريرها؛ ثم يتبع ذلك توقف التوهج وإضعافه مرة أخرى. وتتكرر هذه العمليات عندما يتحرك القائد إلى سطح الأرض بسرعة متوسطة تبلغ 200 ألف متر في الثانية.

عندما يتحرك القائد نحو الأرض، تزداد شدة المجال في نهايته، وتحت تأثيره، يتم طرد الأشياء من الأشياء البارزة على سطح الأرض. غاسل الاستجابةالاتصال بالزعيم. يتم استخدام ميزة البرق هذه لإنشاء موصل البرق.

في المرحلة النهائية، تتبع القناة المتأينة بواسطة القائد خلف(من الأسفل إلى الأعلى)، أو الرئيسي هو التفريغ البرق، تتميز بتيارات تتراوح من عشرات إلى مئات الآلاف من الأمبيرات، والسطوع، يتجاوز بشكل ملحوظ سطوع الزعيم، وسرعة تقدم عالية تصل في البداية إلى ~ 100000 كيلومتر في الثانية، وفي النهاية تتناقص إلى ~ 10000 كيلومتر في الثانية. يمكن أن تتجاوز درجة حرارة القناة أثناء التفريغ الرئيسي 2000-3000 درجة مئوية. يمكن أن يتراوح طول قناة البرق من 1 إلى 10 كم، ويمكن أن يصل قطرها إلى عدة سنتيمترات. وبعد مرور النبضة الحالية يضعف تأين القناة وتوهجها. في المرحلة النهائية، يمكن أن يستمر تيار البرق لمئات وحتى أعشار الثانية، ويصل إلى مئات وآلاف الأمبيرات. يُطلق على هذا البرق اسم البرق المطول وغالبًا ما يسبب الحرائق. لكن الأرض ليست مشحونة، لذلك من المقبول عمومًا أن يحدث تفريغ برق من السحابة باتجاه الأرض (من الأعلى إلى الأسفل).

غالبًا ما يقوم التفريغ الرئيسي بتفريغ جزء فقط من السحابة. يمكن أن تؤدي الشحنات الموجودة على ارتفاعات عالية إلى ظهور قائد جديد (مجتاح) يتحرك بشكل مستمر بسرعة آلاف الكيلومترات في الثانية. سطوع توهجه قريب من سطوع الزعيم المتدرج. عندما يصل القائد المنجرف إلى سطح الأرض، تتبعه ضربة رئيسية ثانية، مشابهة للأولى. عادة، يتضمن البرق العديد من التصريفات المتكررة، لكن عددهم يمكن أن يصل إلى عدة عشرات. يمكن أن تتجاوز مدة البرق المتعدد ثانية واحدة. يؤدي إزاحة قناة البرق المتعددة بواسطة الريح إلى إنشاء ما يسمى بالبرق الشريطي - وهو شريط مضيء.

البرق داخل السحابة

البرق داخل السحابة فوق تولوز، فرنسا. 2006

عادةً ما يشتمل البرق داخل السحابة على مراحل رائدة فقط؛ يتراوح طولها من 1 إلى 150 كم. وتزداد نسبة البرق داخل السحابة كلما تحركت نحو خط الاستواء، وتتغير من 0.5 في خطوط العرض المعتدلة إلى 0.9 في المنطقة الاستوائية. ويصاحب مرور البرق تغيرات في المجالات الكهربائية والمغناطيسية وانبعاثات الراديو، أو ما يسمى بالغلاف الجوي.

رحلات طيران من كلكتا إلى مومباي.

تزداد احتمالية إصابة جسم أرضي بالبرق مع زيادة ارتفاعه ومع زيادة التوصيل الكهربائي للتربة على السطح أو على عمق ما (يعتمد عمل مانعة الصواعق على هذه العوامل). إذا كان هناك مجال كهربائي في السحابة يكفي للحفاظ على التفريغ، ولكنه ليس كافيًا للتسبب في حدوثه، فيمكن أن يكون كابل معدني طويل أو طائرة بمثابة مشعل البرق - خاصة إذا كانت مشحونة كهربائيًا بدرجة عالية. وبهذه الطريقة، يتم في بعض الأحيان "استفزاز" البرق في السحب الركامية المزنية والقوية.

البرق في طبقات الجو العليا

في عام 1989، تم اكتشاف نوع خاص من البرق - الجان، البرق في الغلاف الجوي العلوي. في عام 1995، تم اكتشاف نوع آخر من البرق في الغلاف الجوي العلوي - الطائرات النفاثة.

الجان

الطائرات

الطائراتهي أنابيب مخروطية أزرق. يمكن أن يصل ارتفاع الطائرات إلى 40-70 كم (الحد الأدنى للغلاف الأيوني)، وتعيش الطائرات لفترة أطول نسبيًا من الجان.

العفاريت

العفاريتمن الصعب التمييز بينها، لكنها تظهر تقريبًا في أي عاصفة رعدية على ارتفاع يتراوح بين 55 إلى 130 كيلومترًا (لا يزيد ارتفاع تكوين البرق "العادي" عن 16 كيلومترًا). هذا نوع من البرق الذي يضرب السحابة للأعلى. تم تسجيل هذه الظاهرة لأول مرة في عام 1989 عن طريق الصدفة. حاليًا، لا يُعرف سوى القليل جدًا عن الطبيعة الفيزيائية للعفاريت.

تفاعل البرق مع سطح الأرض والأجسام الموجودة عليها

معدل ضربات البرق العالمية (يوضح المقياس عدد الضربات سنويًا لكل كيلومتر مربع)

تشير التقديرات الأولية إلى أن معدل ضربات البرق على الأرض يصل إلى 100 مرة في الثانية. البيانات الحالية من الأقمار الصناعية، والتي يمكنها اكتشاف البرق في المناطق التي لا يوجد فيها رصد أرضي، تضع التردد عند متوسط ​​44 ± 5 ​​مرات في الثانية، وهو ما يعادل حوالي 1.4 مليار صاعقة سنويًا. 75% من هذا البرق يضرب بين السحب أو داخلها، و25% يضرب الأرض.

أقوى ضربات البرق تسبب ولادة الصواعق.

موجة صدمة من البرق

تفريغ البرق هو انفجار كهربائي ويشبه في بعض جوانبه التفجير. إنه يسبب موجة صدمية خطيرة في المنطقة المجاورة مباشرة. يمكن لموجة الصدمة الناتجة عن تفريغ البرق القوي بدرجة كافية على مسافات تصل إلى عدة أمتار أن تسبب الدمار وتكسر الأشجار وتجرح الناس وتضربهم حتى بدون صدمة كهربائية مباشرة. على سبيل المثال، بمعدل ارتفاع تيار قدره 30 ألف أمبير لكل 0.1 ملي ثانية وقطر قناة 10 سم، يمكن ملاحظة ضغوط موجة الصدمة التالية:

• على مسافة من المركز 5 سم (حدود قناة البرق المضيئة) - 0.93 ميجاباسكال،
• على مسافة 0.5 م - 0.025 ميجا باسكال (تدمير هياكل المباني الهشة والإصابات البشرية)،
• على مسافة 5 م - 0.002 ميجا باسكال (كسر الزجاج وصعق الشخص مؤقتًا).

على مسافات أكبر تتدهور موجة الصدمة إلى موجة صوتية- رعد.

الناس والبرق

البرق يشكل تهديدا خطيرا لحياة الإنسان. غالبًا ما تحدث هزيمة البرق لشخص أو حيوان في الأماكن المفتوحة، حيث ينتقل التيار الكهربائي على طول أقصر مسار "الأرض السحابية الرعدية". في كثير من الأحيان يضرب البرق الأشجار ومنشآت المحولات على السكك الحديدية، مما يؤدي إلى اشتعال النيران فيها. من المستحيل أن تصاب بالبرق الخطي العادي داخل المبنى، ولكن هناك رأي مفاده أن ما يسمى بالبرق الكروي يمكن أن يخترق الشقوق والنوافذ المفتوحة. يشكل البرق العادي خطورة على هوائيات التلفزيون والراديو الموجودة على أسطح المباني الشاهقة، وكذلك على معدات الشبكات.

لوحظت نفس التغيرات المرضية في جسد الضحايا كما في حالة الصدمة الكهربائية. يفقد المصاب وعيه، ويسقط، وقد تحدث تشنجات، وكثيرًا ما يتوقف التنفس ونبضات القلب. ومن الشائع العثور على "علامات التيار" على الجسم، حيث تدخل الكهرباء وتخرج. في حالة الوفاة، يكون سبب توقف الوظائف الحيوية الأساسية هو التوقف المفاجئ للتنفس ونبض القلب، نتيجة التأثير المباشر للصاعقة على المراكز التنفسية والحركية الوعائية في النخاع المستطيل. غالبًا ما تبقى ما يسمى بعلامات البرق، وهي خطوط وردية فاتحة أو حمراء تشبه الشجرة على الجلد، وتختفي عند الضغط عليها بأصابعك (تستمر لمدة يوم أو يومين بعد الوفاة). وهي نتيجة لتوسع الشعيرات الدموية في منطقة اتصال البرق بالجسم.

ينتقل البرق عبر جذع الشجرة على طول المسار الأقل مقاومة كهربائية، ويطلق كمية كبيرة من الحرارة، ويحول الماء إلى بخار، مما يؤدي إلى تقسيم جذع الشجرة، أو في كثير من الأحيان، تمزيق أجزاء من اللحاء منه، مما يوضح مسار البرق. وفي المواسم اللاحقة، تقوم الأشجار عادةً بإصلاح الأنسجة التالفة وقد تغلق الجرح بالكامل، ولا تترك سوى ندبة عمودية. إذا كان الضرر شديدًا جدًا، فإن الرياح والآفات ستقتل الشجرة في النهاية. تعتبر الأشجار بمثابة مانعات صواعق طبيعية، ومن المعروف أنها توفر الحماية من ضربات الصواعق للمباني المجاورة. عند زراعتها بالقرب من أحد المباني، تلتقط الأشجار الطويلة البرق، وتساعد الكتلة الحيوية العالية لنظام الجذر على تثبيت ضربة البرق.

ولهذا السبب يجب عدم الاختباء من المطر تحت الأشجار أثناء العواصف الرعدية، خاصة تحت الأشجار الطويلة أو المنفردة في المناطق المفتوحة.

تُصنع الآلات الموسيقية من الأشجار التي يضربها البرق، مما يُضفي عليها خصائص فريدة.

البرق والتركيبات الكهربائية

تشكل الصواعق خطرا كبيرا على المعدات الكهربائية والإلكترونية. عندما يضرب البرق الأسلاك الموجودة في الخط بشكل مباشر، يحدث جهد زائد، مما يتسبب في تدمير عزل المعدات الكهربائية، كما تسبب التيارات العالية ضررًا حراريًا للموصلات. للحماية من الصواعق، تم تجهيز المحطات الكهربائية الفرعية وشبكات التوزيع بـ أنواع مختلفةمعدات الحماية مثل مانعات الصواعق، ومانعات الصواعق غير الخطية، ومانعات الشرارة الطويلة. للحماية من ضربات الصواعق المباشرة، يتم استخدام قضبان الصواعق وكابلات الحماية من الصواعق. تشكل النبضات الكهرومغناطيسية الناتجة عن البرق خطرًا أيضًا على الأجهزة الإلكترونية.

البرق والطيران

تشكل كهرباء الغلاف الجوي بشكل عام والبرق بشكل خاص تهديدًا كبيرًا للطيران. تتسبب ضربة البرق للطائرة في انتشار تيار كبير عبر عناصرها الهيكلية، مما قد يتسبب في تدميرها، ونشوب حريق في خزانات الوقود، وتعطل المعدات، وخسائر في الأرواح. لتقليل المخاطر، يتم ربط العناصر المعدنية للجلد الخارجي للطائرة ببعضها البعض كهربائيًا بعناية، ويتم تعدين العناصر غير المعدنية. وهذا يضمن انخفاض المقاومة الكهربائية للإسكان. لتصريف تيار البرق والكهرباء الجوية الأخرى من الجسم، تم تجهيز الطائرات بمانعات.

نظرًا لحقيقة أن السعة الكهربائية للطائرة في الهواء صغيرة، فإن التفريغ "من السحابة إلى الطائرة" لديه طاقة أقل بكثير مقارنة بالتفريغ "من السحابة إلى الأرض". يعد البرق أكثر خطورة بالنسبة للطائرة أو المروحية التي تحلق على ارتفاع منخفض، لأنه في هذه الحالة يمكن للطائرة أن تلعب دور موصل تيار البرق من السحابة إلى الأرض. ومن المعروف أن الطائرات التي تحلق على ارتفاعات عالية تتعرض للصواعق في كثير من الأحيان، ومع ذلك فإن حالات وقوع حوادث لهذا السبب نادرة. وفي الوقت نفسه، هناك العديد من الحالات المعروفة لتعرض الطائرات للصاعقة أثناء الإقلاع والهبوط، وكذلك أثناء وقوفها، مما أدى إلى وقوع كوارث أو تدمير الطائرة.

البرق والسفن السطحية

يشكل البرق أيضًا تهديدًا كبيرًا جدًا للسفن السطحية نظرًا لحقيقة أن هذه الأخيرة مرتفعة فوق سطح البحر ولها العديد من العناصر الحادة (الصواري والهوائيات) التي تعمل على تركيز قوة المجال الكهربائي. في أيام السفن الشراعية الخشبية ذات المقاومة النوعية العالية للبدن، كانت ضربة البرق تنتهي دائمًا بشكل مأساوي بالنسبة للسفينة: احترقت السفينة أو دمرت، وتوفي الناس بسبب الصدمة الكهربائية. كانت السفن الفولاذية المُثبتة أيضًا عرضة للصواعق. تسببت المقاومة العالية لطبقات البرشام في توليد حرارة محلية كبيرة، مما أدى إلى حدوث قوس كهربائي وحرائق وتدمير المسامير وظهور تسرب المياه في الجسم.

يتمتع الهيكل الملحوم للسفن الحديثة بمقاومة منخفضة ويضمن الانتشار الآمن لتيار البرق. ترتبط العناصر البارزة للبنية الفوقية للسفن الحديثة بشكل موثوق كهربائيًا بالهيكل وتضمن أيضًا الانتشار الآمن لتيار البرق.

الأنشطة البشرية التي تسبب البرق

أثناء انفجار نووي أرضي، قبل جزء من الثانية من وصول حدود نصف الكرة الناري، على بعد عدة مئات من الأمتار (~ 400-700 متر مقارنة بانفجار 10.4 مليون طن) من المركز، إشعاع جاما الذي عند وصوله ينتج نبضة كهرومغناطيسية تبلغ شدتها ~100-1000 كيلو فولت/م، مسببة تفريغات صاعقة تضرب من الأرض إلى الأعلى قبل وصول حدود نصف الكرة الناري.

انظر أيضا

	البرقفي ويكاموس
	الفئة:برقعلى ويكيميديا ​​​​كومنز

ملحوظات

1. إرماكوف في آي، ستوجكوف يو.آي.فيزياء السحب الرعدية // المعهد الفيزيائي الذي سمي باسمه. ب.ن. ليبيديفا، راس، م. 2004: 37
2. يتم إلقاء اللوم على الأشعة الكونية في حدوث البرق Lenta.Ru, 09.02.2009
3. الجان الأحمر والطائرات الزرقاء
4. الجان، كتاب تمهيدي: تسخين الغلاف الأيوني بواسطة النبضات الكهرومغناطيسية الناتجة عن البرق
5. تُظهر النماذج الكسورية للطائرات الزرقاء والبادئات الزرقاء التشابه والاختلاف مع العفاريت الحمراء
6. نائب الرئيس. باسكو، م.أ. ستانلي، ج.د. ماثيوز، الولايات المتحدة إينان، وت.ج. وود (14 مارس 2002) "التفريغ الكهربائي من قمة السحابة الرعدية إلى طبقة الأيونوسفير السفلية" طبيعة، المجلد. 416، الصفحات 152-154.
7. تم تفسير ظهور الأجسام الطائرة المجهولة بواسطة العفاريت. lenta.ru (02.24.2009). مؤرشفة من الأصلي في 23 آب (أغسطس) 2011. تم الاسترجاع 16 يناير، 2010.
8. جون إي أوليفرموسوعة علم المناخ العالمي. - الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي، 2005. - ISBN 978-1-4020-3264-6
9. . الإدارة الوطنية للمحيطات والغلاف الجوي. مؤرشف
10. . ناسا العلوم. أخبار العلوم. (5 ديسمبر 2001). مؤرشفة من الأصلي في 23 آب (أغسطس) 2011. تم الاسترجاع 15 أبريل، 2011.
11. ك. بوجدانوف "البرق: أسئلة أكثر من الإجابات". "العلم والحياة" العدد 2، 2007
12. زيفليوك يو.إن.، ماندلستام إس.إل. على درجة حرارة البرق وقوة الرعد // JETP. 1961. ت 40، العدد. 2. ص 483-487.
13. N. A. كون "أساطير وخرافات" اليونان القديمة» LLC "دار النشر AST" 2005-538، ص. ISBN 5-17-005305-3 الصفحات 35-36.