مدیریت و اخلاق
دنیا امروزنیازمند مدیران با اخلاق است
گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من گروه طراحی قالب من
درباره وبلاگ


اگر می‌خواهید در اوج بمانید، باید به همان اندازه سخت‌تر كار كنید.

مدیر وبلاگ : دکتر بهرام جاویدی نژاد
نظرسنجی
به چه میزان از مطالب این وبلاگ راضی هستید؟







 

 

صاعقه چیست؟

همه چیز از تابش خورشید به زمین شروع می‌شود. خورشید آب‌های سطحی را تبخیر کرده و به ابر تبدیل می‌کند.بادها ابرها را به حرکت در می‌آورند. ابرها در مسیر حرکت خود بار دار شده و در صورت نزدیکی به زمین صاعقه را بوجود می آورد. شاید بتوان صاعقه را جزء اولین پدیده های هواشناسی دانست كه توجه انسان را به خود جلب نموده است . صاعقه به عنوان یك تخلیه الكتریكی پر انرژی بین ابرهای باردار و زمین ، می تواند علاوه بر تلفات جانی ،  بطور مستقیم و یا غیر مستقیم باعث اختلال و صدمات شدید در تجهیزات و ادوات شبكه های قدرت شود . این پدیده می تواند بصورت پیدایش « اضافه ولتاژ » و یا « میدانهای شدید مغناطیسی » بر روی تجهیزات و یا جانداران اثر كرده و باعث خسارات جانی و مالی هنگفت گردد . آمار سالیانه خسارات ناشی از صاعقه ، نمایانگر اهمیت قدرت تخریبی این پدیده طبیعی میباشد . صاعقه نتیجه فعالیت الكتریكی در یك ابر «كومولونیمبوس» میباشد .

 

ضربه صاعقه عبارت است از : جریان ناگهانی بارهای منفی از ابر به زمین ، در مسیری كه توسط یك سری از ضربات پیشرو ایجاد شده و بلافاصله پس از آن جریانی از بارهای مثبت از زمین به ابر برقرار می شود . این جریان تا زمانی كه قدرت میدان الكتریكی كاهش می یاید یعنی حدود یك ثانیه ادامه دارد . فرایند تشكیل صاعقه : در اثر تابش خورشید ، توده هوا بدلیل حرارت ، گرم و سبك شده و از میان هوای سرد مجاور بالا می رود و این مسئله شرط لازم برای توسعه ابرهای كومولونیمبوس ، تا ارتفاع 12 الی20  كیلومتری  از طریق اشباع مقادیر زیاد بخار آب موجود در توده هوا می شود . در واقع سه شرط اصلی تشكیل ابرهای كومولونیمبوس و در نتیجه طوفانهای رعد و برق : ناپایداری ، رطوبت و عوامل صعود توده هوا می باشد .

 

 هر قدر ناپایداری هوا شدید تر باشد ، حركت قائم هوا در داخل و

 در زیر ابر سریعتر است .منظور از ناپایداری آن است كه توده هوای 

بالا رونده در هر ارتفاعی ، از هوای اطراف خود گرم و سبكتر باشد 

كه در این صورت همچنان به صعود خود ادامه خواهد داد . از طرفی 

هر چه رطوبت موجود بیشتر باشد ارتفاعی كه در ان ابر تشكیل

می شود كمتر است . به محض آنكه ابر تشكیل شد ، با سرعتی كه

 باز هم  به درجه ناپایداری جو بستگی دارد حركت كرده ، ارتفاع 

سطح تحتانی ابر ثابت می ماند در حالی كه قله آن آنقدر بالا می رود

 كه به تروپوپاز میرسد . درحقیقت ابرهای كومولونیمبوس به علت

 پایداری ، اصطكاك و سایر عوامل ناشناخته ای كه آن هم به دلایلی

 مانند : غیر قابل دسترس بودن ، آشفتگی شدید میدانهای

 الكتریكی قوی و زمان بسیار كوتاه ، دقیقاً مشخص نشده است ، 

تشكیل میگردد

.

 


آزمایشات نشان داده است كه در حین یخ زدن قطره آب ، یونهای مثبت در مناطق سردتر و یونهای منفی در مناطق گرمترِآن تجمع می یابند . در نهایت ابر كومولونیمبوس ضمن تشكیل شامل ، دو لایه جدا از هم ِ بارهای الكتریكی میشود . قسمت بالای ابر ،  بار الكتریكی مثبت پیدا می كند و قسمت پائین ابر بطور سراسری دارای بار الكتریكی منفی( به همراه بسته های كوچك  بار مثبت ) می شود . بار الكتریكی مثبت بالای ابر ، یك هوای منفی به هوای اطراف ابر القاء می كند . همچنین تجمع  بار الكتریكی منفی در قسمت زیرین ابر ،  باعث القاء بار مثبت در زمین می شود.در حالی كه در مواقع عادی معمولاً زمین نسبت به هوا ، دارای بار الكتریكی منفی و با اختلاف پتانسیل حدود 100 ولت در متر است .بار مثبتی كه در زمین القاء میشود ، همزمان حركت ابر را تعقیب میكند . این یونهای مثبت از اجسام مرتفع بالا رفته و سعی در برقراری یك جریان الكتریكی دارند . وقتی اختلاف پتانسیل بین این مناطق به حدی برسد كه بر عایق بودن هوا غلبه كند ( حدود 10 میلیون ولت در كیلومتر ) ، « تخلیه الكتریكی » یا  « واباری آذرخشی » صورت می گیرد . در واقع هدف صاعقه ، یكنواخت كردن این اختلاف پتانسیل ها توسط تولید یك جریان منفی از یك منطقه با بار منفی ، به سوی یك منطقه با بار مثبت یا برعكس می باشد .

 

هر صاعقه كه ما آن را در عرض چند دهم ثانیه مشاهده میكنیم ، در واقع از چند ضربه یا حمله خیلی سریع تشكیل شده است . هر صاعقه با یك ضربه اولیه یا پیشرو شروع می شود . این ضربه ، هوای مسیر خود را كه از ابر به سوی زمین می باشد ، یونیزه كرده و كانالی تشكیل می دهد كه الكترونهای متحرك پایه ابر به درون آن می ریزند تا كم كم مسیر خود را به سمت زمین دنبال كنند . این ضربه « صاعقه نامرئی » می باشد و با نزدیك شدن به زمین منشعب و شاخه شاخه میشود . اولین انشعاب پیشرو كه به زمین می رسد و توسط بارهای مثبت زمین جذب میشود ، مدار الكتریكی بین ابر و زمین را كامل می كند و سپس ضربه برگشتی در همان كانال به سمت پایه ابر برمی گردد .  این ضربه در واقع همان برق درخشانی است كه توسط چشمان بیننده قابل مشاهده است . هر صاعقه از چندین حمله رفت و برگشتی جداگانه تشكیل شده است . اجزاء تشكیل دهنده صاعقه دارای دو مولفه « برق » و « رعد » می باشد . جریانات الكتریكی رها شده از تخلیه الكتریكی ، در مسیر حركت خود با سرعت  km/s  140000 ، ستون هوایی به قطر چند سانتیمتر را تقریباً تا 30000 درجه سانتیگراد گرم می كنند . این گرمای شدید به همراه تحریك اتمهای مسیر و یونیزه شدن آنها ، درخشندگی قابل ملاحظه ای را به نام « برق »  ایجاد میكند . انبساط سریع و مهیب هوایی بدین طریق بسیار گرم می شود و بلافاصله انقباض پر قدرت آن ، باعث ایجاد صدای وحشتناكی به نام « رعد »  میشود . این صدا در اثر انعكاس از ابرهای مجاور تشكیل شده و چندین بار طنین انداز میشود .

 

چرا رعد و برق به صورت خط راست نیست ؟

 

رعد و صاعقه در اثر تخلیه در ابرها ایجاد می‌شود . اگر این تخلیه بین دو ابر باشد آذرخش یا برق و اگر بین زمین باشد صاعقه نامیده می‌شود . ابرها هنگام حرکت دارای بارهای الکتریکی مثبت و منفی می‌شوند و به دنبال مکانی می گردند که بار الکتریکی خود را تخلیه کنند در مسیر به ساختمان های بلند و یا درختان بلند و یا جاهای نوک تیز که تجمع بار الکتریکی بیشتر است می رسند و تخلیه بار را انجام می‌دهند تا به زمین برسند .

از آنجا که ابرهای باردار در مسیر یکسان محل تخلیه بار را پیدا نمی‌کنند بنابراین تا وقتی که همه بار الکتریکی خود را از دست نداده اند کاملا به زمین نمی رسند و بالا می روند . بنابراین به صورت شاخه ای دیده می‌شوند .

از طرفی هنگامی که ابرها بالا هستند . در اثر برخورد و تابش های فرابنفش (تغییرات حوی) باردار می‌شوند و مقاومت هوا را که عایق است می شکنند و در نتیجه ها رسانا می‌شود و سپس تخلیه الکتریکی صورت می گیرد که ممکن است این تخلیه بین دو ابر یا ابر و زمین باشد .

مقاومت هوا در قسمت های مختلف متفاوت است مثلا در بعضی نقاط رطوبت هوا کمتر و در بعضی نقاط دیگر بیشتر می باشد و یا عوامل دیگر که باعث تغییر این مقاومت می‌شوند در نتیجه انتشار جریان الکتریکی به صورت مستقیم نیست و کنگره ای می‌شود .

 

 

انواع صاعقه :

 

بر حسب موقعیت مناطقی با بار الكتریكی مخالف در هر تخلیه الكتریكی ، سه نوع صاعقه وجود دارد :

 

 1) به تخلیه الكتریكی بین پایه ابر با با الكتریكی منفی و زمین

 ، « صاعقه ابر به زمین » یا « صاعقه چنگالی »

 ( Fork Lightning ) گویند كه شبیه ریشه درختان و به

 شكل مجاری چند گانه می باشد .  معمولاً هنگامی كه به 

واسطه برخی از عوامل مانند باد شدید ، بخش فوقانی 

ابر ِآذرخشی كه دارای بار الكتریكی مثبت  بود از بین رفته ،

 تخلیه الكتریكی بین ابر و زمین ایجاد می شود ، بنابراین 

صاعقه های مناطق معتدله و سردسیر خطرناك تر می باشند .

 

2) صاعقه های كه مناطق ، با بارالكتریكی مخالف را در درون

 یك ابر به هم متصل می كند ، « صاعقه درون ابری » 

 نامیده میشود كه فراوانی آن ، چندین برابر صاعقه ابر 

به زمین است . در این حالت نور صاعقه به صورت یك 

روشنائی عمومی در سراسر پایه ابر مشاهده میشود .

 

 3) ایجاد صاعقه بین دو یا چند ابر با بار الكتریكی مخالف را 

« صاعقه ابر به ابر » می نامند  كه به نام « صاعقه پهن » یا

 « صاعقه داغ » ( Sheet or Heat Lightning ) نیز معروف

 میباشد كه بیشتر هواپیماها را مورد اصابت قرار می دهد . 

البته احتمال وقوع آن كمتر از دو نوع دیگر است .

 

آتش سنت اِلمو (St . Elmo’s Fire  ) : این پدیده هنگامی بوقوع می پیوندد كه پتانسیل الكتریكی در اجسام مرتفع و بخصوص فلزات ، ایجاد نوعی هاله  كند .  به عنوان مثال تمركز این الكتریسیته ساكن در روی كشتی ها باعث جهیدن برق از تمام قسمتهای نوك تیز كشتی مانند دكل ها می گردد ، بطوریكه در شب در این قسمتها ،  نور آبی یا  صورتی رنگی كه  به  نام « آتش سنت اِلمو » معروف است دیده می شود . این پدیده مانند رعد و برق یكی دیگر از رفتارهای الكتریسیته در جو می باشد . از آنجا كه بار مثبت القاء شده به زمین ، می خواهد جذب بار منفی هوای بالا شود ، از دكل ها و ارتفاعات بالا رفته  و در نوك آن متراكم می گردد . وقتی اختلاف پتانسیل به حد كافی رسید ، تخلیه الكتریكی كوچكی به نام سنت اِلمو صورت می گیرد .

 

فاصله از منبع تشكیل یك صاعقه : سرعت نور 300000 كیلومتر بر ثانیه است ، در حالیكه سرعت صوت فقط یك سوم كیلومتر در ثانیه میباشد . این اختلاف سرعت روش ساده ای را جهت تعیین فاصله صاعقه از شخص ، فراهم می آورد . هر 3  ثانیه فاصله بین درخشش برق و صدای رعد ، برابر 1 كیلومتر فاصله ، از محل طوفان رعد و برق است . شخص باید از زمان دیدن برقِ صاعقه ، شروع به شمردن ثانیه ها كند . تا زمان شنیدن صدای رعد ، هر 3  ثانیه برابر با مسافت یك كیلومتر است . اگر این فاصله تا 30  ثانیه طول كشید ،  به این معنا است كه  فاصله شخص از صاعقه ، 10 كیلومتر میباشد . البته شخص مورد نظر در خطر حمله صاعقه قرار دارد و باید هر چه سریعتر به دنبال پناهگاه بگردد . باید  توجه شود كه صدای رعد در هوای آرام بهتر به گوش می رسد . رطوبت زیاد هوا ، اغتشاشات و حركات عمودی ابر مانع بوضوح شنیدن صدای رعد میشوند .

 

باید همواره بخاطر داشت كه صاعقه معمولاً كوتاهترین مسیر را به سوی زمین جستجو كرده و مرتفع ترین هدف را برای اصابت و تكمیل مدار الكتریكی بین ابر و زمین انتخاب میكند به طوریكه نوك ساختمان های مرتفع و یا تك درخت های بلند در محیط های باز ، را  بیشتر مورد حمله قرار میگیرند .

 

صاعقه های مثبت و منفی : صاعقه هایی كه از تجمع بار منفی در پایه ابر تندری تشكیل می شوند ، « صاعقه های منفی »   نام دارند . اما صاعقه هایی كه از تجمع بار مثبت در قسمت فوقانی ابر سیروس سندانی ، در مقابل بار منفی هوای اطراف تشكیل می شوند « صاعقه مثبت » نام دارد كه  بسیار خطرناك تر بوده و تا فاصله 10 مایلی كه معمولاً مردم  به آن فاصله اهمیتی  نمی دهند اصابت می كند . مدت این صاعقه طولانی بوده و به راحتی باعث شعله ور شدن آتش می شود ، لذا اغلب موجب آتش سوزی جنگلها می گردد . لازم به ذكر است كه ، از هر 30  صاعقه فقط یك صاعقه ، مثبت میباشد .

 

ویژگیهای صاعقه:

 

صاعقه ویژگی های منحصر به فردی دارد كه آنها را در هیچ رخداد طبیعی دیگری نمی توان یافت . ویژگی هایی كه عمدتا از الكتریسیته خاص صاعقه نشات می گیرند . مهمترین این خصوصیات عبارتند از : ولتاژ صاعقه ، جریان صاعقه ، قدرت صاعقه ، سرعت صاعقه و دفعات تكرار صاعقه

 

 

ولتاژ صاعقه :

 

ولتاژ صاعقه معمولا بین 10 تا 20 میلیون ولت در نوسان است و بعضا تا 100میلون ولت هم افزایش پیدا می كند . به عبارت دیگر ولتاژ صاعقه آنقدر زیاد است كه می تواند بر مقاوت بسیار زیاد " هوا " در برابر عبور جریان برق ، غلبه كرده و از آن بگذرد

 

 

جریان صاعقه :

 

 این جریان در حدود 10.000 آمپر شدت دارد . اما این مقدار

 همیشگی نیست و گاه تا 200 هزار آمپر هم می رسد ( كنتور منزل شما حداكثر 25 آمپر را از خود عبور می دهد ).

 

قدرت صاعقه :

 

با توجه به مطالب بالا می توان نتیجه گرفت كه صاعقه به طور معمول حدود 100 گیگا وات انرژی تولید می كند و می تواند این مقدار را تا 16 ترا وات  نیز بالا ببرد . نیرویی كه در هیچ كجای دیگر یافت نمی شود

 

سرعت صاعقه :

صاعقه با تمام نیروی عظیمش تنها در یك لحظه خود را از ابرهای آسمانی به زمین می رساند . مشاهدات و محاسبات دقیق سازمان فضایی آمریكا ( ناسا ) نشان می دهد كه تخلیه الكتریكی ابرها معمولا در مدت زمانی كمتر از چند صدم تا چند هزارم ثانیه رخ می دهند . صاعقه گاه می تواند تا 40 هزار كیلومتر در ثانیه سرعت بگیرد.

 

 

دفعات تكرار صاعقه در یك محدوده مشخص

 

وقتی در منطقه ای صاعقه ای روی می دهد ، این احتمال هست كه صاعقه چندین بار دیگر نیز به آن حوالی برخورد كند اما نمی توان تعداد دقیق آن را تعیین كرد. با این وجود می توان گفت در مناطق كویری و كوهستانهای مرتفع ، احتمال برخورد پی در پی صاعقه بیش از دیگر مناطق است. همچنین برخی از نقاط كره زمین ، صاعقه خیز تر از جاهای دیگر هستند ؛ امروزه ماهواره های هواشناسی با عكس برداری های دقیق و مداوم از تمام كره زمین ، دفعات بروز صاعقه را در نواحی مختلف شمارش می كنند . این شمارش نشان می دهد كه مناطق قطبی با میانگین 3 بار صاعقه در ساعت ، كمترین و رشته كوه آلپ با 1000 صاعقه در ساعت ، بیشترین آمار بروز صاعقه را دارد . مناطق هیمالیایی هم از جمله سرزمین های صاعقه خیز جهان محسوب می شوند. همچنین كوههای "البرز" در ایران و كوههای "هندوكش" در افغانستان نیز از مناطق پر صاعقه جهان هستند.

 

 

زایندگی صاعقه:

 

از دیگر خصوصیات صاعقه ، زاینده بودن آن است ؛ به این معنی كه صاعقه می تواند نور ، صدا ، حرارت و ... تولید كند و همه اینها تاثیرات چشم گیری بر محیط اطراف خود دارند.

صاعقه علاوه بر پیامدهای مشهودی چون نور و صدا ، بسیاری تولیدات دیگر نیز دارد كه برخی از آنها خطرناك و بعضی دیگر تنها پدیدههایی جالب توجه و عجیب اند . از جمله تولیدات صاعقه می توان ؛ حرارت ، نور ، صدا ، موج ، گاز ، برق زمینی ( ولتاژ گام ) ، خلاء و ... را نام برد.

 

 

حرارت:

عبور جریان برق از هر جسمی حرارت تولید می كند ، حال هرچه مقدار جریان برق و مقاومت آن جسم در برابر عبور جریان برق بیشتر باشد ، حرارت تولید شده هم بیشتر است . صاعقه نیز هنگام شكافتن هوا و پس از آن ، هنگام برخورد با زمین حرارت تولید می كند كه با توجه به جریان هزاران آمپری صاعقه ، مقدار این گرما بسیار زیاد است ؛ صاعقه در زمان برخورد با زمین 200.000 درجه سانتی گراد گرما تولید می كند . این مقدار حرارت می تواند یك آجر نسوز را ذوب كند. البته این رقم همیشه یكسان نیست و با توجه به جنس خاك ، میزان رطوبت آن و سایر عواملی كه مقاومت زمین را در برابر جریان برق ، كم یا زیاد می كند متفاوت است .

 

 

نور:

همانطور كه گفته شد صاعقه یك قوس الكتریكی یا به عبارت دیگر یك جرقه بسیار بزرگ است و با شكافتن ملكولهای هوا نور تولید می كند . نوری كه صاعقه تولید می كند از فاصله 100 كیلومتری قابل رؤیت است. این نور می تواند تا شعاع چند كیلومتری اطراف خود را روشن كرده و كسانی را كه از نزدیك آن را ببینند به طور موقت یا دائم كور كند.

 

صدا:

صدا از پیامدهای همیشگی صاعقه است . این صدا بر اثر شكافته شدن هوا ایجاد می شود و در حقیقت صدای انفجار ناشی از برخورد صاعقه است . صدای صاعقه همیشه چند ثانیه پس از دیده شدن برق آن به گوش می رسد ؛ علت این مساله بیشر بودن سرعت نور به نسبت سرعت صوت است . یعنی هر چند صدا و نور صاعقه همزمان تولید می شوند اما ما اول نور صاعقه ( برق ) را می بینیم ، بعد صدای آن ( رعد ) را می شنویم. سرعت نور : 360 هزار كیلومتر در ثانیه و سرعت صوت : 330 متر در ثانیه است

 

موج ناشی از صاعقه:

 

همانطور كه گفته شد صاعقه را می توان نوعی انفجار نیز محسوب كرد ، خصوصا وقتی به زمین برخورد می كند. بنابراین صاعقه هم موج انفجار تولید می كند ، موجی كه گاه می تواند انسانی را به هوا پرتاب كند.

 

گاز :

شاید یكی از عجیب ترین پیامدهای صاعقه ، تولید گاز " اوزون " است . همان گازی كه با قرار گرفتن در لایه های بالایی جو ، سدی در برابر تشعشعات زیانبار كیهانی ایجاد می كند. "اوزون" در حقیقت همان اكسیژن است ولی به جای 2 اتم ، دارای 3 اتم اكسیژن است مولكول اكسیژن به علت مشكلات پیوندی نمی تواند به راحتی به صورت 3 اتمی در آید و به همین دلیل مقدار گاز اوزون در طبیعت بسیار محدود است اما صاعقه این كار را به زور و اجبار انجام می دهد و اتم های اكسیژن را سه به سه به هم پیوند می زند و " اوزون " تولید میكند . اوزون بر خلاف اكسیژن یك گاز سمی است و تنفس آن می تواند خطرناك باشد.

 


برق زمینی (ولتاژ گام):

برق زمینی یا " ولتاژ گام " یكی دیگر از عواقب خطرناك صاعقه است ؛ برق زمینی ، جریانی است كه پس از وقوع صاعقه ، برای لحظاتی در زمین باقی می ماند تا جذب زمین شده یا تبدیل به گرما شود. ولتاژ گام در زمین حركت می كند اما مسیر حركت مشخصی ندارد . معمولا قسمت عمده برق زمینی در اعماق فرو می رود اما اگر سطح زمین مرطوب ، دارای بستر سنگی یا پوشید از خاك مناسب یا علفزار باشد ، ترجیح می دهد كه روی سطح زمین و در جهات مختلف ، حركت كند . این پدیده را ولتاژ گام می نامند زیرا با وارد كردن برق از راه گامهای شخص ( پاهای او ) ، باعث برق گرفتگی او می شود. ولتاژ گام تا شعاع چندین متر در اطراف محل اصابت صاعقه پراكنده شده و اشخاصی كه در مسیر حركت او قرار گرفته باشند را دچار برق گرفتگی می كند. اینكه ولتاژ گام دقیقا چقدر برد دارد قابل محاسبه نیست و به میزان رسانایی خاك آن محل ( موارد ذكر شده در بالا) بستگی دارد ولی به ندرت دیده شده برق زمینی بیشتر از 100 متر در سطح زمین پیش برود. ولتاژ گام مختص صاعقه نیست و در حوادث صنعت برق مانند افتادن كابل های فشار قوی برق بر روی زمین نیز ایجاد می شود . البته به طور حتم ولتاژ گام ناشی از صاعقه بسیار قوی تر است.

 





نوع مطلب : علمی، 
برچسب ها : صاعقه چیست؟،
لینک های مرتبط :
دکتر بهرام جاویدی نژاد
چهارشنبه 24 آبان 1396
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر




آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
امکانات جانبی

تاریخ روز