أسباب رؤية البرق قبل سماع صوت الرعد

في يوم دافئ ورطب يرتفع الهواء الساخن ويتكثف ليشكل سحابة تتراكم وتؤدي في النهاية إلى هطول المطر، ويمكن أن يؤدي تحريك الهواء في السحابة إلى إطلاق شحنات كهربائية تؤدي إلى إطلاق صواعق البرق.

يحدث كل من الرعد والبرق بسبب إطلاق الطاقة، فإنّ الرعد هو موجة صوتية، والبرق هو انبعاث الطاقة الكهرومغناطيسية. والسبب الرئيسي لرؤيتنا وميض البرق قبل سماع الرعد هو أن سرعة الضوء الذي يعبر عن البرق والتي تكون أكبر من الصوت والذي يمثل البرق.

وتعتمد سرعة الضوء على ما يتحرك خلاله يكون فيه بطء في حركة الغازات، وسرعة في السوائل، وحتى أسرع في المواد الصلبة.

ينتقل الصوت في الهواء بسرعة حوالي 332 مترًا في الثانية، ويعتبر هذا تباين كبير مع سرعة الضوء، التي تصل إلى حوالي 300000 كيلومتر في الثانية.

بالمقارنة مع الضوء يستغرق الصوت وقتًا طويلاً للانتقال أثناء عاصفة رعدية، وحاول العلماء قياس سرعة الصوت لعدة قرون بعد أن ابتكر إسحاق نيوتن أول

حساب

نظري لسرعة الصوت.

يمكنك معرفة مدى بعد البرق عن طريق حساب عدد الثواني التي تمر بين وميض البرق وصوت الرعد بعد ذلك، وبقسمة هذا الرقم على 5، ستمنحك النتيجة تقديرًا لعدد الأميال التي تفصلها عن البرق، لذا إذا عدنا 30 ثانية، فسيكون البرق على بعد حوالي 6 أميال.

إذا سمعت الرعد، فأنت بالفعل داخل المنطقة التي يمكن أن تحدث فيها ومضات الأرض التالية، حيث يمكن أن يضرب البرق على بعد 10 أميال من مركز العاصفة الرعدية، وفقًا لمكتب الأرصاد الجوية، لذلك إذا كان التأخير الزمني قصيرًا جدًا، وكانت المسافة إلى البرق 6 أميال أو أقل، يوصى بالبحث عن مأوى فوري.

نظرًا لأن الضوء ينتقل أسرع من الصوت، فإن وميض البرق الذي نراه قبل سماع الرعد يمكن أن يكون بمثابة تحذير مسبق، وحتى يخبرنا بمدى بُعد البرق.

إذا رأيت وميضًا من البرق هذا الصيف فاحسب التأخير حتى تسمع الرعد، وإذا كانت الفترة

قصيرة

جدًا، ففكر في العثور على مأوى. [1]

تفسير ظاهرة الرعد والبرق

تتكون السحب من قطرات

الماء

، وعندما تعلق قطرات الماء هذه في تيار من

الرياح

وتتسلق عالياً في الهواء، فإنها تتجمد في أجزاء صغيرة من الجليد.

تتصادم جزيئات الجليد هذه مع بعضها البعض، مما يخلق

شحنة

ثابتة، ومن ثمّ تذهب البروتونات إلى الجزء العلوي من السحابة، وتنتقل الإلكترونات إلى قاع السحابة.

نظرًا لأن الأضداد تتجاذب، فإن الإلكترونات الموجودة في السحابة تحاول الوصول إلى البروتونات الموجودة في الأرض أدناه، وتبحث عن أطول جسم للقيام بذلك، والتي قد تكون شجرة، أو ناطحة سحاب، أو سطح منزل يصطدم به البرق.

وبغض

النظر

عن مدى ارتفاع البرق، لا يمكن للرعد أن يؤذيك، فالرعد مجرد صوت، وكل الأصوات تأتي من اهتزاز الجسيمات، وعندما يضرب البرق، فإنّه يتسبب في اهتزاز الجزيئات الموجودة في الهواء من حوله.

نظرًا لأن البرق شديد الحرارة أيضًا حيث يصل إلى سخونة أكثر بـ 6 مرات من سطح الشمس، فإنه يجعل الهواء المحيط به يتمدد بسرعة كبيرة، مما ينتج عنه اهتزازات أكثر مع دفع الجسيمات.

كل هذه الاهتزازات يمكن أن تحدث دويًا كبيرًا تسمعه كالرعد، ويأتي مصدر آخر للصوت بعد أن يتلاشى البرق، وفي أثناء البرق، تفتح الإلكترونات جيوبًا في الهواء تخترقها.

وعندما تتلاشى الكهرباء، يندفع الهواء مرة أخرى إلى تلك الجيوب، وهذا يُصدر صوتًا يساهم في إصدار صوت الرعد.

ونحن نسمع الرعد ومن ثمّ نرى البرق بكل بساطة لأنّ الضوء ينتقل أسرع من الصوت، وعلى وجه الدقة، يصل أسرع بمقدار 882353 مرة، ولذلك على الرغم من حدوث البرق والرعد في نفس

الوقت

تقريبًا، لا تسمع الرعد إلا بعد فترة طويلة من رؤية البرق.

يستغرق الأمر خمس ثوان حتى تسمع الرعد الذي حدث على بعد ميل واحد، ولكن يمكنك رؤية البرق من على بعد حوالي 100 ميل. [2]

الفرق بين الرعد والبرق

تكون الشحنات السالبة في السحابة والشحنات الموجبة على الأرض، فيحدث البرق عندما تنجذب الشحنات السالبة وهي الإلكترونات في قاع السحابة إلى الشحنات الموجبة وهي البروتونات في الأرض، ومن ثمّ تتدفق الشحنات السالبة من السحابة باتجاه الشحنات الموجبة في الشجرة.

يجب أن يكون تراكم الشحنات الكهربائية كبيرًا بما يكفي للتغلب على خصائص عزل الهواء، وعندما يحدث هذا يتدفق تيار من الشحنات السالبة نحو نقطة عالية حيث تتجمع الشحنات الإيجابية بسبب سحب رأس الرعد.

وتتصل الشحنات السالبة والموجبة في الهواء مسببة صاعقة البرق، ما يولد الاتصال وتندفع البروتونات للقاء الإلكترونات، وفي تلك اللحظة نرى البرق ونسمع الرعد.

يعمل صاعقة من البرق على تسخين الهواء على طول مساره مما يؤدي إلى تمدده بسرعة، بينما الرعد هو الصوت الناجم عن تمدد الهواء بسرعة.

سبب الرعد والبرق

يحدث الرعد بسبب التمدد السريع للهواء المحيط بمسار صاعقة البرق، وتستغرق صاعقة البرق بضعة أجزاء من الألف من الثانية لينقسم في الهواء.

البرق هو تفريغ للكهرباء، ويمكن لضربة صاعقة واحدة أن تسخن الهواء المحيط به إلى 30000 درجة مئوية (54000 درجة فهرنهايت)، ويتسبب هذا التسخين الشديد في تمدد الهواء بسرعة شديدة ما يخلق التمدد موجة صدمة تتحول إلى موجة صوتية مزدهرة تعرف بالرعد.

وما يحدث في السحابة هو كالتالي:

تتدفق بلورات الجليد عالية داخل سحابة عاصفة رعدية لأعلى ولأسفل في الهواء المضطرب.
منا بعدها تصطدم ببعضها البعض، وتكون عبارة عن جسيمات صغيرة سالبة الشحنة تسمى الإلكترونات يتم التخلص منها من بعض الجليد وإضافتها إلى جليد آخر عندما تتصادم مع بعضها البعض.
ثم يتم فصل الشحنات الموجبة (+) والسالبة (-) للسحابة.
يصبح الجزء العلوي من السحابة مشحونًا بشكل إيجابي بينما تصبح قاعدة السحابة سالبة الشحنة.

أمّا عن آلية تشكيل صاعقة البرق فتكون كما يلي:

نظرًا لأن الأضداد تتجاذب فإن الشحنة السالبة في قاع سحابة العاصفة تريد الارتباط بشحنة الأرض الموجبة.
بمجرد أن تصبح الشحنة السالبة في قاع السحابة كبيرة بدرجة كافية، يندفع تدفق شحنة سالبة نحو الأرض.
تنجذب الشحنات الموجبة على الأرض، لذلك تتدفق الشحنة الموجبة إلى أعلى من الأرض.
عندما تصل الشحنة الموجبة، يتم حمل تيار كهربائي قوي شحنة موجبة إلى السحابة، ويُعرف هذا التيار الكهربائي بضربة العودة، وهذا ما نراه على أنه وميض صاعقة برق.

بينما يتشكل الرعد على النحو التالي:

تنشأ العواصف الرعدية عندما ترتفع طبقات الهواء الدافئ الرطب في حركة صاعدة كبيرة وسريعة إلى مناطق أكثر برودة من الغلاف الجوي.
هناك تتكثف الرطوبة الموجودة في التيار الصاعد لتشكيل السحب التراكمية الشاهقة، وفي النهاية ينتج عنه هطول الأمطار.
يتم إنتاج موجات من البرق، وتُسمع هذه الموجات ويتكون صوت الرعد.
في بعض الأحيان تصاحب العواصف الرعدية الشديدة دوامات من الهواء تتركز وقوية بما يكفي لتشكيل الأعاصير.

ولكن بشكل عام يحدث الرعد والبرق في نفس الوقت تقريبًا على الرغم من رؤية وميض البرق قبل سماع الرعد، وهذا لأنّ الضوء ينتقل أسرع بكثير من الصوت، فقط هذا هو السبب إنّما علميًا فإنّ كلاهما يحدث في نفس الوقت. [3]