انجمن جنرال , General

خب اینم یه موضوع و یک مخاطره ی طبیعیه که با چند مطلب به معرفی ان می پردازیم

چگونگی تشکیل آذرخش :

چگونگي تشكيل رعد و برق

بر اثر برخورد ابرهاي داراي بارهاي غير همنام ، واكنش‎هاي الكتريكي شديدي به صورت نور و صداي شديد بنام صاعقه يا رعد و برق توليد مي‎گردد و براساس مطالعات به عمل آمده توسط متخصصين تعداد رعد و برق در هر لحظه در سراسر دنيا بين 1500 تا 2000 بار مي‎باشد .

اين پديده يك تخليه ي الكتريكي شديد و بسيار سريع در هواست و همين تخليه الكتريكي است كه نور و صدا توليد ميكند ؛ در هنگام رعد و برق ، برق در جريانات هوايي ِبالا و پايين ِقوي داخل ابرهايي موسوم به كومولونيمبوس تاريك شكل مي گيرد ؛ در اين شرايط قطرات آب ، تگرگ و كريستال هاي يخ با يكديگر برخورد مي كنند ، دانشمندان عقيده دارند كه اين برخوردها بارهاي الكتريكي را در ابر به وجود مي آورد ؛ بارهاي الكتريكي منفي و مثبت در ابر از يكديگر جدا مي شوند ، بارهاي منفي به بخش پايين تر ابر سقوط مي كنند و بارهاي مثبت در بخش هاي مياني و بالاتر مي مانند ، موقعي كه اختلاف بارها به قدر كافي بزرگ مي شود ، يك جريان الكتريسيته از ابر به پايين و به زمين جريان پيدا مي كند يا از يك بخش ابر به بخش ديگر يا از يك ابر به ابر ديگر جريان مي يابد ، كه اين بار معمولا مثبت و روي سطح زمين بار منفي القا ميكند و به اين ترتيب مجموعة ابر، هوا و زمين به يك خازن بسيار بزرگ تبديل ميشود كه لحظه به لحظه بار آن بيشتر ميشود و بنابراين اختلاف پتانسيل دو قطب آن افزايش پيدا ميكند ، بالاخره مقدار اين بار الكتريكي آنقدر زياد ميشود كه اختلاف پتانسيل بين ابر و زمين به 10 تا 100 ميليون ولت ميرسد و ميدان الكتريكي حاصل از چنين اختلاف پتانسيلي ميتواند هوا را با اينكه در حالت عادي نا رسانا ست در يك سير خاص يونيزه و آنرا به رسانا تبديل ميكند و به محض اينكه چنين سيري از مولكولهاي يونيزه رسانا از ابر تا زمين ايجاد شود بارهاي الكتريكي به طرف هم حركت ميكنند و در عرض 0.0001 ثانيه جريان وحشتناكي در حدود 30 هزار آمپر از هواي يونيزه ميگذرد . اما هر جرياني ضمن عبور از ماده با مقاومت اتمهاي آن روبرو ميشود و اين مقاومت بخشي از انرژي الكتريكي را به گرما تبديل ميكند . با استفاده از اصول اوليه الكترومغناطيس ميتوانيد تخمين بزنيد اين جريان در ولتاژ 10 ميليون ولت ، توان گرمايي در حدود 100 ميليارد وات دارد و ميتواند گرمايي در حدود 10 ميليون ژول ايجاد كند ؛ اين گرما باعث ميشود دماي هوا در مسير آذرخش به 30 هزار درجه سانتي گراد برسد ، كه اين تغيير ناگهاني دما (از حدود 300 كلوين به 300 هزار كلوين) حجم هوا را 100 برابر ميكند و اين يعني يك انفجارِ واقعيِ انبساطِ سريع و شديد هوا ، كه يك موج ضربتي(shock wave) در هواي اطراف ايجاد ميكند و امواجي را با فشار بين 10 تا 30 اتمسفر بوجود مي‎آورد ، كه با سرعت صوت و به شكل تندر يا رعد به گوش ما ميرسد ، اما گرماي ايجاد شده غير از انبساط بلاهاي ديگري هم سر مولكولهاي هوا مياورد ، جريان شديدي كه از هوا ميگذرد ، آن را گرم ميكند و به تابش وا ميدارد و تابشي است كه يك مسير نوراني بين ابر و زمين ايجاد ميكند .

چند تصویر در این مورد:


.

0

آذرخش يا رعدوبرق يك تخليه ي الكتريكي شديد و بسيار سريع در هواست و همين تخليه الكتريكي است كه نور و صدا توليد ميكند.پيش از ايجاد رعدوبرق ابرها طي فرايندهايي بشدت باردار ميشوند كه اين بار معمولا مثبت است, روي سطح زمين بار منفي القا ميكند و به اين ترتيب مجموعه ي ابر هوا و زمين به يك خازن بسيار بزرگ تبديل ميشود كه لحظه به لحظه بارشان بيشتر ميشود و بنابراين اختلاف پتانسيل دو قطب ان در حال افزايش است. بالاخره مقدار اين بار الكتريكي انقدر زياد ميشود كه اختلاف پتانسيل بين ابر و زمين به 10 تا 100 ميليون ولت ميرسد.

ميدان الكتريكي حاصل از چنين اختلاف پتانسيلي ميتواند هوا را با اينكه در حالت عادي نارساناست در يك سير خاص يونيزه و انرا به رسانا تبديل ميكند.به محض اينكه چنين سيري از مولكولهاي يونيزه رسانا از ابر تا زمين ايجاد شود بارهاي الكتريكي به طرف هم حركت ميكنند و در عرض يك ده هزارم ثانيه جريان وحشتناكي در حدود 30 هزار امپر از هواي يونيزه ميگذرد.اما هر جرياني ضمن عبور از ماده با مقاومت اتمهاي ان روبرو ميشود و اين مقاومت بخشي از انرژي الكتريكي را به گرما تبديل ميكند. با استفاده از اصول اوليه الكترومغناطيس ميتوانيد تخمين بزنيد اين جريان در ولتاژ 10 ميليون ولت توان گرمايي در حدود 100 ميليارد وات دارد.چنين تواني حتي در مدت زمان ناچيز - يك ده هزارم ثانيه - ميتواند گرمايي در حدود 10 ميليون ژول ايجاد كند اين گرما باعث ميشود دماي هوا در مسير اذرخش به 30 هزار درجه سانتي گراد برسد اگر كمي با قوانين حاكم بر گازها اشنايي داشته باشيد مي بينيد كه اين تغيير ناگهاني دما (از حدود 300 كلوين به 300 هزار كلوين) حجم هوا را 100 برابر ميكند و اين يعني يك انفجار واقعي انبساط سريع و شديد هوا يك موج ضربتي shock waveدر هواي اطراف ايجاد ميكند كه با سرعت صوت و به شكل تندر يا رعد به گوش شما ميرسد.

اين از بخش صوتي ماجرا,اما گرماي ايجاد شده غير از انبساط بلاهاي ديگري هم سر مولكولهاي هوا مياورد.لامپ معمولي را به ياد بياوريد (لامپ نئون مثال بهتريست) يك جريان نه چندان زياد از رشته تنگستن ميگذرد و دماي ان را به بيش از 2000 درجه ميرساند .اين دما انرژي لازم براي بر انگيختگي اتمهاي فلز را فراهم ميكند.اتمها بر انگيخته ميشوند و در بازگشت انرژي اضافي را به صورت فوتونهاي نوري ازاد ميكند و به اين ترتيب رشته تنگستن روشن ميشود.در اذرخش هم چيزي شبيه اين ماجرا اتفاق مي افتد:جريان شديدي از هوا ميگذرد ان را گرم ميكند و به تابش وا ميدارد و تابشي كه يك مسير نوراني بين ابر و زمين ايجاد ميكند.حالا ميتوانيد تصور كنيد اگر هوا نبود رعدوبرق به چه روزي مي افتاد؟

چرا اذرخش را به رنگهای مختلف می بینیم؟


اگر چه در اذرخش نور اولیه تولید شده سفید است ولی ما انرا به رنگهای مختلف می بینیم چرا که برق در حین عبور از هوا تغیر کرده وبه رنگ های در می اید .

طیفی از رنگهای قرمز ،زرد،سبز ، ابی ،صورتی ،بنفش و نارنجی حاصل عبور برق اسمان در شرایط جوی متفاوت است که با توجه به وجود بخار اب ،ذرات گرد و خاک،الودگی ،باران و تگرگ ،اذرخش به رنگ های متفاوتی دیده می شود .

جالب است بدانید هیچ دو اذرخشی رنگ مشابه ندارند و حتی شاخه های مختلف ان نیز رنگ متفاوتی دارند .

اگر دقت کرده باشید وقتی در هوای گرم اذرخش زده می شود رنگ ان بیشتر ابی یا سفید است و هر چه هوای اطراف ان سرد تر باشد بیشتر به رنگهای نارنجی و قرمز دیده می شود .

همچنین اذرخش در حین عبور هوای اطراف خود را گرم می کند و با توجه به نوع گاز رنگ های مختلفی تولید می شود .


جالب است بدانید

سرعت حرکت اذرخش تا ۹۶۰۰۰ کیلومتر در ساعت می رسد .
دمای اذرخش می تواند به ۳۰۰۰۰ هزار درجه سانتیگراد برسد که این دما ۵ برابر بیش از دمای خورشید است .
مدت آذرخش که حدودا 6-10 ثانیه است و قطر کانال تابان آذرخش که حدودا 10 تا 20 سانتیمتر است.
آزمایشات روی اذرخش بسیار خطرناکند زیرا آذرخش ممکن است باعث برق گرفتگی شدید شود. در تاریخ فیزیک چنین موارد دردناکی وجود دارند. مثلاً در سال 1753ریچمن (G. Richman) که با لومونوسوف کار می‌کرد در سن پترزبورک توسط آذرخش کشته شد.البته با این آزمایشات نشان دادند که ابرهای طوفانی واقعا بار الکتریکی دارند.

سبحان الله...