الرعد والبرق

هناك عاصفة رعدية جارية! ما الذي يسبب ومضات الضوء الساطعة هذه وأصوات الانفجارات الكبيرة التي تلت ذلك؟ لمعرفة ذلك، نحتاج أولاً إلى فهم بعض الأشياء عن تلك الجسيمات الصغيرة التي تتكون منها المادة - الذرات - وشحنتها. تحتوي الذرات على البروتونات والإلكترونات والنيوترونات. البروتونات لها شحنة موجبة. الإلكترونات لها شحنة سالبة. والنيوترونات ليس لها شحنة. معظم الوقت، تحتوي الذرات على نفس عدد البروتونات والإلكترونات، لذا فإن شحنتهم محايدة. لكن في بعض الأحيان، تقفز الإلكترونات من ذرة إلى أخرى. تصبح الذرة التي تفقد الإلكترونات موجبة الشحنة. والذرة التي تكتسب إلكترونات إضافية تصبح سالبة الشحنة. لكن ما علاقة هذا بالرعد والبرق؟ سأخبرك. دعونا نلقي نظرة على كيفية تصرف الذرات المشحونة ... هل سبق لك أن مشيت عبر سجادة صوفية، وعند ملامستك لمقبض الباب شعرت بصعقة كهربائية؟ هذا لأنك التقطت شحنة سالبة من السجادة. الشحنات السالبة تطرد الشحنات السالبة الأخرى وتجذب الشحنات الإيجابية المعاكسة. الشحنات المعاكسة تتجاذب؛ الشحنات من نفس النوع تتنافر. لذلك عند ملامستك لمقبض الباب، انجذبت شحنة جسمك السالبة إلى الشحنة الموجبة في المعدن. الصدمة التي شعرت بها كانت تدفق الإلكترونات بسرعة فائقة منك إلى مقبض الباب. قد تظن أن الإلكترونات تدفقت بسرعة البرق! وهذا صحيح، البرق مثل الصدمة الكهربائية، ولكن على نطاق أوسع بكثير. الغيوم التي نراها خلال عاصفة رعدية تحتوي على قطرات ماء، بلورات الجليد والبرَد. بينما تتحرك هذه الجسيمات في السحب الرعدية، تقفز الإلكترونات بينهما. العديد من بلورات الجليد تصبح موجبة الشحنة، ويصبح الكثير من البَرَد سالب الشحنة. بلورات الجليد خفيفة، ويتم حملها إلى أعلى عن طريق الهواء الصاعد، بينما البَرَد أثقل، ويسقط لأسفل إلى الجزء السفلي من السحابة. لذلك يصبح الجزء العلوي من السحابة موجب الشحنة ويصبح الجزء السفلي سالب الشحنة. الجسيمات سالبة الشحنة في السحابة تتنافر مع الجسيمات سالبة الشحنة في الأرض تحتها. هذا يسبب شحن الجسيمات بشحن سالبة في الأرض ليتم دفعها بشكل أعمق في الأرض. فيصبح سطح الأرض موجب الشحنة. الآن الجسيمات سالبة الشحنة في السحابة تنجذب نحو الأرض الموجبة الشحنة. فتندفع الإلكترونات من السحابة إلى الأرض ... كصاعقة البرق! فماذا عن الرعد الذي يلي البرق - ما مصدر صوته؟ عندما ينطلق البرق من السماء إلى الأرض يسخن الهواء الذي ينتقل عبره. هذا الارتفاع المفاجئ في درجة الحرارة يجعل الهواء يتمدد بسرعة. فتسمع آذاننا هذه الموجة الصدمية كدوي عالٍ أو فرقعة - رعد! ينتقل الضوء في الهواء أسرع بكثير من الصوت. لهذا السبب غالبًا ما ترى وميض البرق أولًا، ثم نسمع صوت الرعد بعد ثوانٍ قليلة. أنت تعرف الأن: أن البرق يحدث عند تراكم شحنة كهربائية داخل سحابة وتنطلق نحو شحنة معاكسة على الأرض. ويحدث الرعد عندما تتسبب الحرارة من البرق في تمدد الهواء المحيط به فجأة. إذا رأيت البرق، وسمعت الرعد على الفور تقريبًا، فصرت تعلم أن البرق قريب جدًا. وقد حان الوقت للاحتماء!