كيف يحدث البرق والرعد ؟

البرق والرعد، هما ظواهر طبيعية تحدث على سطح الكوكب، وقد قام العلم مؤخرا بتفسيرهما، ونلاحظ أن الظاهرتين مرتبطتين ببعضهما، حيث يجب أن يتبع الرعد حدوث البرق، وقبل تفسير كيفية حدوثهما، يجب أولا تعريف كل ظاهرة، فنجد أن البرق هو الضوء المبهر والمخيف الذي يظهر في السماء فجأة خلال أيام الشتاء، ويحدث هذا الضوء نتيجة تصادم سحب تحمل شحنات كهربية موجبة مع سحاب يحمل شحنات كهربية موجبة، ونتيجة لهذا التصادم يحدث شرارة ضوئية قوية، وبعد ذلك ينتج الصوت الذي يطلق عليه الرعد، وتعريف الرعد هو الصوت الذي نسمعه بعد الرعد ببضع ثوان، ونجد أن صوت الرعد يختلف في بعض الأحيان بين أن يكون صوتا عاديا أو منخفضا، وفي بعض الأحيان يكون صوتا قويا يثير الرعب، وتعتمد شدة الصوت على طبيعة البرق وموقع التصادم، ويطلق على البرق والرعد معا اسم الصاعقة.

كيفية حدوث البرق والرعد
يحدث البرق نتيجة لمحاولة الهواء عزل الشحنات الكهربائية السالبة السفلية عن الشحنات الكهربائية العليا، مما يؤدي إلى حدوث تفريغ كهربائي على شكل ضوء، أما الرعد فيحدث بسبب زيادة مفاجئة في الضغط ودرجة الحرارة في الهواء، مما يؤدي إلى تمدد الهواء وتكوين موجات صوتية فجائية تسمى الرعد.

تصل سرعة البرق إلى مئات الكيلومترات في الثانية، وقد تصل سرعة البرق إلى 250 كيلومترا في الثانية. يخطئ بعض الأشخاص عندما يعتقدون أن سرعة البرق والضوء متساويتين. سرعة البرق تكون أكبر من سرعة الضوء باتجاه الأرض، ولكنها أقل من سرعة الضوء بشكل عام. يحدث التفريغ الكهربائي الذي يحدث تحتوي على إلكترونات مع فرق جهد كهربائي بسبب تسارع حركة الإلكترونات بواسطة المجال الكهربائي المولد بفعل الفرق في الجهد، وهذه العملية لا تحدث مرة واحدة.

يتكون البرق من تفريغ الشحنات الكهربائية في الجو، ويتمثل في الضوء الساطع، أما الرعد فيتمثل في الصوت الذي يحدث بعد تفريغ الشحنات الكهربائية في الجو، ونسمع صوت الرعد بعد رؤية البرق، وذلك لأن البرق يتكون من الضوء في حين أن الرعد يتكون من الصوت، ونعلم أن الضوء ينتقل بسرعة أسرع من الصوت، وهذا يشرح لنا لماذا يحتاج الصوت لوقت أطول للوصول إلينا بعد البرق عندما يحدث تفريغ شحنات كهربائية على بعد آلاف الأمتار في الجو.

أنواع البرق
يوجد ثلاثة أنواع من البرق ويتم تصنيفها حسب المكان الذي ينتهي إليه البرق، فنجد أنها تصنف إلى:

النوع الأول من الصواعق ينتج داخل الغيمة نفسها، مما يؤدي إلى إطلاق الشحنات الكهربائية داخل الغيمةذاتها. ويمكن للغيمة أن تتحرك من منطقة إلى أخرى داخل الغيمة نفسها دون الوصول إلى الأرض.

النوع الثاني من الصواعق يحدث بين غيمتين منفصلتين مما يؤدي إلى انطلاق شحنات كهربائية تنتقل من غيمة إلى غيمة مجاورة لها، وذلك يحدث في السحب المتراكمة في السماء عندما يتجاوز فرق الجهد المستوى الذي يتسبب في تفريغ الشحنات على شكل صاعقة.

أمّا النوع الثالث: هذا النوع هو الأكثر انتشارا ويحدث بين الغيوم وسطح الأرض، ويعرف بالصاعقة، وهو من أخطر أنواع البرق لأنه يفرغ الشحنة الكهربائية في الأرض، ويمكن أن يؤدي إلى وفاة أي شخص يقترب منها، ويمكن أيضا أن تسبب حرائق في الغابات وتدمير الممتلكات إذا تعرضت لها، ولا يمكننا نسيان تأثير البرق على الطائرات؛ حيث يشكل خطرا شديدا عليها. في الماضي، لم يتم احتساب ظاهرة الصواعق عند تصميم الطائرات، وحدث تحطم طائرة شراعية في عام 1999 بسبب ذلك. ويمكن أيضا حدوث صاعقة عكسية من الأرض إلى الغيوم عندما تنشأ شحنات موجبة على ناطحات السحاب بواسطة الغيوم ذات الشحنة السالبة.

فوائد البرق
يتم الحصول على الزجاج من تحويل حبات الرمل إلى زجاج باستخدام الضغط والحرارة العاليين الناتجين عن شرارة البرق، عندما يصطدم البرق بالأراضي الرملية، ويسمى هذا الزجاج بزجاج الرمل، حيث يتم استخدام الرمل كمادة خام أساسية.

يُنقي البرق الجو من الميكروبات والأتربة والجراثيم العالقة فيه، حيث تكون شرارة واحدة من البرق كافية للتخلص من هذه الأشياء.

يتم تكوين الأسمدة الطبيعية التي تغذي النباتات بواسطة البرق، حيث تُولِّد شرارة البرق ضغطًا وحرارة تحول غاز النيتروجين، الذي يوجد في الهواء الجوي، إلى حمض النيتريك وأكسيد النيتروجين.