نعتقد في كثير من الأحيان أن الكهرباء هي شيء يتم توليده فقط في محطات الطاقة ، وليس على الإطلاق في الكتل الليفية لغيوم المياه ، والتي يتم تسليعها بحيث يمكنك وضع يدك فيها بسهولة. ومع ذلك ، هناك كهرباء في الغيوم ، كما هو الحال في جسم الإنسان.
طبيعة الكهرباء
تتكون جميع الأجسام من ذرات - من السحب والأشجار إلى جسم الإنسان. تحتوي كل ذرة على نواة تحمل بروتونات مشحونة بإيجابية ونيوترونات محايدة. الاستثناء هو أبسط ذرة هيدروجين ، في النواة التي لا يوجد فيها نيوترون ، ولكن بروتون واحد فقط.
تدور الإلكترونات ذات الشحنة السالبة حول النواة. تنجذب الشحنات الإيجابية والسلبية بشكل متبادل ، لذلك تدور الإلكترونات حول نواة الذرة ، مثل النحل بالقرب من كعكة حلوة. يرجع الجاذبية بين البروتونات والإلكترونات إلى القوى الكهرومغناطيسية. لذلك ، الكهرباء موجودة أينما نظرنا. كما نرى ، هو موجود أيضًا في الذرات.
حقيقة مثيرة للاهتمام: طبيعة البرق تكمن في الكهرباء الموجودة في السحب.
في الظروف العادية ، تتوازن الشحنات الإيجابية والسلبية لكل ذرة مع بعضها البعض ، لذلك لا تحمل الأجسام المكونة من الذرات أي شحنة إجمالية - لا إيجابية ولا سلبية.ونتيجة لذلك ، لا يسبب التلامس مع أشياء أخرى تفريغًا كهربائيًا. ولكن في بعض الأحيان يمكن إزعاج توازن الشحنات الكهربائية في الأجسام. ربما واجهتها عندما تكون في المنزل في يوم شتاء بارد. المنزل جاف جدا وساخن. أنت ، تعدي القدمين العاريتين ، تتجول في القصر. دون علمك ، انتقل جزء من الإلكترونات من نعلك إلى ذرات السجادة.
أنت الآن تحمل شحنة كهربائية ، لأن عدد البروتونات والإلكترونات في ذراتك لم يعد متوازنًا. حاول الآن أن تأخذ مقبض الباب المعدني. سوف تنزلق شرارة بينك وبينها ، وسوف تشعر بصدمة كهربائية. إليك ما حدث - جسمك ، الذي يفتقر إلى الإلكترونات لتحقيق التوازن الكهربائي ، يسعى إلى استعادة التوازن بسبب قوى الجذب الكهرومغناطيسي. ويتم استعادتها. بين اليد والباب يوجد تدفق إلكترون موجه نحو اليد. إذا كانت الغرفة مظلمة ، فسترى شرارات. الضوء مرئي لأن الإلكترونات تطلق كميات خفيفة عندما تقفز. إذا كانت الغرفة هادئة ، ستسمع صوت طقطقة طفيفة.
تحاصرنا الكهرباء في كل مكان وتوجد في كل الأجسام. الغيوم بهذا المعنى ليست استثناء. ضد السماء الزرقاء ، تبدو غير ضارة للغاية. ولكن كما لو كنت في غرفة ، يمكنهم حمل شحنة كهربائية. إذا كان الأمر كذلك ، احذر! عندما تعيد السحابة التوازن الكهربائي بداخلها ، تومض الألعاب النارية بأكملها.
كيف يظهر البرق؟
إليك ما يحدث: في تيارات هوائية قوية داكنة رعدية ضخمة تدور باستمرار ، الأمر الذي يدفع جزيئات مختلفة معًا - حبيبات ملح المحيط والغبار وما إلى ذلك.بنفس الطريقة التي يتم فيها إطلاق نعلك ، عند فركه على السجادة ، من الإلكترونات ، ويتم إطلاق الجسيمات في السحابة من الإلكترونات في التصادم ، والتي تقفز إلى جزيئات أخرى. لذلك هناك إعادة توزيع الرسوم. على بعض الجسيمات التي فقدت إلكتروناتها ، هناك شحنة موجبة ، على البعض الآخر التي تحمل الإلكترونات الزائدة ، أصبحت الآن شحنة سالبة.
لأسباب غير واضحة تمامًا ، يتم شحن الجسيمات الثقيلة بشكل سلبي ، بينما يتم شحن الجزيئات الأخف بشكل إيجابي. وبالتالي ، يتم شحن الجزء السفلي الأثقل من السحابة بشكل سلبي. يدفع الجزء السفلي ذي الشحنة السالبة من السحابة الإلكترونات نحو الأرض ، لأن نفس الشحنات تتنافر. وهكذا ، يتم تشكيل جزء موجب الشحنة من سطح الأرض تحت السحابة. بعد ذلك ، وبنفس المبدأ بالضبط ، والذي يقفز بموجبه شرارة بينك وبين مقبض الباب ، يقفز الشرارة نفسها بين السحابة والأرض ، إلا أن هذا البرق الكبير والقوي هو البرق. تطير الإلكترونات في زجزاج عملاق نحو الأرض ، وتجد بروتوناتها هناك. بدلا من فرقعة بالكاد مسموعة ، يسمع صوت رعد قوي.
إذا نظرت إلى العملية برمتها بحركة بطيئة ، فهذا ما سنراه. يبرز شريط مضيئ خافتًا من قاعدة السحابة يسمى موصل. يبدأ الموصل ، وهو أيضًا "القائد" ، بالاقتراب من الأرض بحركات التواء سريعة. أولاً ، ينزلق 50 مترًا إلى اليمين ، ثم 50 مترًا إلى اليسار. هذا هو نفس التعرج الذي نراه في السماء. يستمر مسار القائد إلى الأرض لجزء من الثانية ، القوة الحالية في البرق تصل إلى 200 أمبير. في الأسلاك المنزلية ، لا يتجاوز التيار 6 أمبير. عندما يكون القائد على مسافة حوالي 20 مترًا من الأرض ، تنتقل شرارة منه باتجاه القائد وتتصل به. تسارع متعرج مبهر إلى السحابة ، تصل القوة الحالية إلى 10000 أمبير.
حقيقة مثيرة للاهتمام: يحتوي صاعقة البرق على كهرباء كافية لإضاءة جميع المنازل والشركات في المدينة بأكملها ، ولكن فقط لجزء من الثانية.
ينزلق القائد التالي بهدوء أسفل الممر المتشكل ، الذي تطير إليه شرارة عملاقة مرة أخرى. تصل درجة الحرارة خلال ضربة البرق إلى 28000 درجة مئوية. تتدفق تدفقات الكهرباء إلى أعلى وأسفل القناة عدة مرات: هذه هي العملية التي نعتبرها ضربة صاعقة واحدة.
ما مقدار الطاقة في البرق؟
حوالي 20 ألف ميغاواط ، هذه الطاقة كافية لإضاءة جميع المنازل والشركات في الجمهورية بأكملها ، على الرغم من أنها فقط لجزء من الثانية.
