البرق: ظاهرة طبيعية مذهلة وأسرارها العلمية

البرق هو أحد الظواهر الجوية الأكثر إثارة ورهبة، حيث يمكن أن يضيء السماء ليلاً بصواعق كهربائية مذهلة. لكنه ليس مجرد عرض بصري، بل يحمل معه طاقة هائلة قد تكون مدمرة في بعض الأحيان. فما هو البرق؟ وكيف يتشكل؟ وما هي أنواعه؟ في هذا المقال، سنكتشف كل ما تحتاج معرفته عن هذه الظاهرة الطبيعية الفريدة.

1. ما هو البرق؟

هو تفريغ كهربائي مفاجئ يحدث في الغلاف الجوي عندما تتجمع الشحنات الكهربائية داخل السحب أو بين السحب وسطح الأرض. ينتج عن هذا التفريغ وميض ساطع يستمر لأجزاء من الثانية، ويصحبه غالبًا صوت الرعد.

2. كيف يتشكل؟

يحدث عندما تتراكم الشحنات الكهربائية داخل السحب الرعدية، نتيجة اصطدام قطرات الماء وحبات البَرَد داخل السحابة:

1. احتكاك الجزيئات: تؤدي التيارات الهوائية القوية إلى تصادم جزيئات الجليد والقطرات، مما يؤدي إلى تراكم شحنات موجبة وسالبة داخل السحابة.
2. الفصل بين الشحنات: تتجمع الشحنات السالبة في قاعدة السحابة، بينما تتراكم الشحنات الموجبة في الأعلى.
3. حدوث التفريغ الكهربائي: عندما يصبح فرق الجهد بين الشحنات كبيرًا، يحدث التفريغ الكهربائي على شكل برق.

3. أنواعه

هناك عدة أنواع مختلفة منه، وفقًا للمكان الذي يحدث فيه التفريغ الكهربائي:

برق داخل السحابة (Intra-cloud lightning – IC)

• يحدث داخل السحابة نفسها ولا يصل إلى الأرض.
• يظهر على شكل وميض متقطع.

برق بين السحب (Cloud-to-cloud lightning – CC)

• ينتقل من سحابة إلى أخرى دون ملامسة الأرض.

برق من السحابة إلى الأرض (Cloud-to-ground lightning – CG)

• يحدث عندما يتصل التيار الكهربائي بين السحابة وسطح الأرض.
• هذا النوع هو الأكثر خطورة وقد يسبب حرائق وصواعق قاتلة.

برق الإيجابي (Positive lightning)

• نادر ولكنه أقوى من العادي، حيث يحمل شحنات موجبة.
• قد يصل طوله إلى عدة كيلومترات.

4. سرعته وحرارته

• تبلغ سرعته حوالي 220,000 كم/ثانية، أي ما يقرب من ثلث سرعة الضوء.
• يمكن أن تصل حرارته إلى 30,000 درجة مئوية، وهي أكثر سخونة بخمس مرات من سطح الشمس.

5. علاقته بالرعد

• ينتج الرعد عن التمدد السريع للهواء حول قناة البرق الساخنة.
• يمكن حساب بعد العاصفة الرعدية عبر قياس الزمن بين وميض البرق وصوت الرعد (كل 3 ثوانٍ تعادل 1 كيلومتر).

6. مخاطره وتأثيره على البشر والبيئة

المخاطر على البشر

• يمكن أن يسبب صدمات كهربائية قاتلة.
• يؤدي إلى حروق شديدة وإصابات دائمة.
• قد يؤدي إلى توقف القلب والوفاة في بعض الحالات.

المخاطر البيئية

• هو سبب رئيسي للحرائق البرية.
• قد يؤدي إلى انفجارات وانهيارات كهربائية في المدن.
• يلعب دورًا مهمًا في تكوين أكسيد النيتروجين، مما يؤثر على كيمياء الغلاف الجوي.

7. كيف تحمي نفسك منه؟

• ابحث عن مأوى: لا تقف تحت الأشجار أو الأعمدة العالية أثناء العواصف.
• تجنب استخدام الأجهزة الكهربائية أثناء العواصف الرعدية.
• ابتعد عن المسطحات المائية حيث يزيد الماء من مخاطر الصواعق.
• إذا كنت في سيارة، ابق بداخلها، فهي توفر حماية بسبب الهيكل المعدني.

8. استخداماته في البحث العلمي

• يدرس العلماء كيفية استخدام طاقة البرق كمصدر بديل للطاقة.
• يتم تحليل البرق لفهم التغيرات المناخية وتأثيراته على البيئة.
• بعض الأبحاث تحاول استخدام البرق الصناعي لدراسة الظواهر الجوية.

9. أشهر العواصف الرعدية حول العالم

• عاصفة كاتاتومبو (فنزويلا): تحدث أكثر من 260 ليلة في السنة وتنتج آلاف الصواعق يوميًا.
• عاصفة الأمازون: تعتبر من أكثر المناطق تعرضًا للبرق.
• الولايات المتحدة (فلوريدا وتكساس): تسجل أعلى معدلات ضربات البرق في أمريكا الشمالية.

يعد من أكثر الظواهر الطبيعية روعة وخطورة في الوقت نفسه. فهو يلعب دورًا مهمًا في النظام البيئي، ولكنه قد يكون مدمرًا إذا لم يتم التعامل معه بحذر. ومع تطور البحث العلمي، يواصل العلماء استكشاف المزيد من أسرار البرق للاستفادة منه وحماية البشر من مخاطره.

المصادر:

1. National Geographic – Lightning
2. NASA – Lightning Studies

الشفق القطبي: الظاهرة الطبيعية الساحرة وأسرارها العلمية