ما الذي يسبب البرق والرعد؟ (بالتفصيل)

يعد كل من الرعد والبرق من الظواهر الطبيعية المدهشة التي تحدث في جميع أنحاء العالم. حيث يمكن سماع دوي الرعد الصاخب ورؤية الضوء الساطع الناتج عن البرق بين الحين والآخر في السماء عندما تحدث عاصفة رعدية.

 

في هذه المقالة ، سوف نتعرف على ظاهرتي الرعد والبرق والسبب وراء حدوث كلا منهما.

 

ما الذي يسبب العواصف الرعدية؟

تحدث العاصفة الرعدية عندما يكون هناك جو غير مستقر وتحديدا عندما يلتقي الهواء البارد بالهواء الساخن. حيث يرتفع الهواء الساخن ، وعندما يصل إلى الهواء البارد تتشكل قطرات الماء. هذه العملية تسمى الحمل الحراري (convection) وهي عملية يحدث فيها انتقال للحرارة  نتيجة حركة كتلة الجزيئات ضمن الموائع كالسوائل والغازات حيث تميل الجزيئات الأكثر سخونة وبالتالي أقل كثافة إلى الارتفاع ، والجزيئات الأكثر برودة والأكثر كثافة إلى الهبوط تحت تأثير الجاذبية ، مما يؤدي في النهاية إلى انتقال الحرارة. في بعض الأحيان يمكن أن تتجمد قطرات الماء أثناء عملية الحمل الحراري.

تيار الهواء الساخن الناتج من تلك العملية يمكن أن يكون سريعًا لدرجة أنه يشكل غيومًا ركامية. الغيوم الركامية ، والمعروفة باسم غيوم العواصف الرعدية ، هي النوع الوحيد من الغيوم التي يمكن أن تسبب الرعد والبرق وتساقط البرد.

بعد تكون الغيوم الركامية، إذا ولدت تلك الغيوم كمية كبيرة من الطاقة ، تحدث عندئذ العاصفة الرعدية. وهذا يحدث عندما تتحرك جميع جزيئات الماء المجمدة حول السحابة الركامية بسرعة عالية وتصطدم ببعضها البعض. ونتيجة لتلك التصادمات تتولد شحنة كهربائية. وبمجرد أن تتراكم الشحنة الكهربائية في السحابة ، تتجمع الشحنة الموجبة في الجزء العلوي من السحابة ، وتتجمع الشحنة السالبة في الأسفل. ولتفريغ تلك الشحنة تحدث العاصفة الرعدية

 

ما هو البرق؟

البرق هو وميض الضوء الساطع  (كهرباء) التي تسببه العاصفة الرعدية.

 

فعندما تتراكم الشحنة الموجبة في الجزء العلوي من السحابة الركامية، فإنها تجذب البروتونات المشحونة من حولها. هذا يعني أن البروتونات الموجبة الشحنة الموجودة على سطح الأرض (على الجبال أو البشر أو الأشجار ..) سوف تجذب الشحنة السالبة والموجودة في الجزء السفلي من السحابة الركامية. وعند لحظة إلتقاء هذه الشحنات يحدث البرق.

 

أي أن البرق هو التدفق الكهربائي العالي الذي ينشأ بين السحابة الركامية وسطح الأرض.

 

ما هو الرعد؟

الرعد باختصار هو صوت البرق. حيث أن القعقعة التي نسميها الرعد هي صوت الاهتزازات الناتجة عن البرق. عندما تحدث الشحنة الكهربائية ، فإنها تهز الجسيمات أثناء تفريغها. ونظرًا لأن البرق عبارة عن تفريغ كبير للطاقة ، فإن الاهتزازات التي يسببها تكون هائلة. إضافة إلى ذلك ، الصواعق تكون شديدة السخونة ، وتتسبب تلك الحرارة المباشرة في تمدد جزيئات الهواء ، مما يخلق المزيد من القوة. كل هذه الاهتزازات تنتقل كموجات صوتية إلى آذاننا ، ونتيجة لذلك نسمع قعقعة. وكلما اقتربنا من مكان حدوث البرق كلما سمعنا صوتًا أكثر وضوحًا. وذلك لأن الموجات الصوتية الناتجة من اهتزازات البرق لم تتشوه عن طريق الارتداد عن الأشياء المحيطة.

 

لماذا لا نسمع الرعد في نفس الوقت الذي نرى فيه البرق؟

السبب الرئيسي لعدم سماع الرعد في نفس وقت رؤية البرق هو أن الموجات الصوتية تنتقل بشكل أبطأ من الضوء. حيث تنتقل موجات الضوء بسرعة أكبر ، لذلك سنرى وميض البرق قبل أن نسمع دوي الرعد. هناك خرافة مفادها أنه إذا قمت بحساب الوقت بين رؤية الوميض وسماع الدوي ، ستستطيع معرفة مدى بعد العاصفة. ومع ذلك ، فقد ثبت أن هذه ليست طريقة دقيقة لقياس المسافة بينك وبين العاصفة. فلقياس المسافة الدقيقة نحتاج أن نستخدم بالإضافة إلى الخرافة السابقة بعض من علم الرياضيات المتقدم.

 

أين يحدث أكبر قدر من عواصف الرعد والبرق؟

تقع الأماكن التي تتعرض لمعظم العواصف الرعدية على امتداد خط الاستواء. ويرجع ذلك إلى أن المناخ على طول خط الاستواء يكون حار ورطب. لهذا السبب ، من غير المألوف أن تحدث عاصفة رعدية في كل من القطبين الشمالي والجنوبي. كما يُعرف خط الاستواء بأنه أكثر الأماكن احتواء للشحنات على وجه الأرض ، مسببا عروضا برقية رائعة.

 

تعرف جمهورية الكونغو الديمقراطية في وسط إفريقيا باسم عاصمة العاصفة الرعدية. حيث تشهد قرية كيفوكا الجبلية في جمهورية الكونغو الديمقراطية ما معدله 158 ومضة برق لكل 247 فدانًا (كيلومتر مربع) كل عام. فنزويلا والهند يعتبران أيضا من المواقع التي تشهد مستويات عالية من العواصف الرعدية . فقد أظهرت أبحاث ناسا أنه في شرق الهند ، شهد وادي براهمابوترا أكبر عدد من ومضات البرق بين شهري أبريل ومايو ، أي خلال الرياح الموسمية السنوية.

 

في أي منطقة على سطح الأرض يقع أعلى تركيز للبرق؟

على الرغم من أن العديد من الأماكن بالإضافة إلى خط الاستواء تشهد كميات كبيرة من الرعد والبرق ، إلا أن هناك مكانًا لا مثيل له حينما يتعلق الأمر بالبرق والرعد، بحيرة ماراكايبو في فنزويلا وبالتحديد في النقطة التي تلتقي عندها بحيرة ماراكايبو بنهر كاتاتومبو. حيث يبلغ متوسط معدل وميض البرق هناك الـ 250 ومضة لكل 247 فدانًا (كيلومتر مربع) كل عام. وتُعرف تلك الظاهرة الطبيعية باسم برق كاتاتومبو أو منارة ماراكايبو. 260 يومًا من العواصف كل عام.

 

تحمل بحيرة ماراكايبو رقمًا قياسيًا في موسوعة غينيس للأرقام القياسية لامتلاكها أعلى تركيز للبرق على سطح الأرض. ففي أكتوبر ، تستطيع رؤية ما يصل إلى 28 ومضة برق كل دقيقة في بحيرة ماراكايبو.

 

وفي النهاية الرعد والبرق ظواهر طبيعية تحدث في الغالب في المناخات الرطبة. إلا أنه يمكن مصادفتها في كل مكان في العالم تقريبًا.

Sources

1. BBC
2. Met Office
3. Science Made Simple
4. Weather Wiz Kids