رعد و برق چگونه به وجود می آید؟

-چگونگی تشکیل رعد و برق- بر اثر برخورد ابرهای دارای بارهای غیر همنام، واکنش‎های الکتریکی شدیدی به صورت نور و صدای شدید بنام صاعقه یا رعد و برق تولید می‎گردد و براساس مطالعات به عمل آمده توسط متخصصین تعداد رعد و برق در هر لحظه در سراسر دنیا بین 1500 تا 2000 بار می‎باشد. این پدیده یک تخلیه ی الکتریکی شدید و بسیار سریع در هواست و همین تخلیه الکتریکی است که نور و صدا تولید میکند؛ در هنگام رعد و برق، برق در جریانات هوایی ِبالا و پایین ِ قوی داخل ابرهایی موسوم به کومولونیمبوس تاریک شکل می گیرد ؛ در این شرایط قطرات آب، تگرگ و کریستال های یخ با یکدیگر برخورد می کنند، دانشمندان عقیده دارند که این برخوردها بارهای الکتریکی را در ابر به وجود می آورد ؛ بارهای الکتریکی منفی و مثبت در ابر از یکدیگر جدا می شوند، بارهای منفی به بخش پایین تر ابر سقوط می کنند و بارهای مثبت در بخش های میانی و بالاتر می مانند، موقعی که اختلاف بارها به قدر کافی بزرگ می شود، یک جریان الکتریسیته از ابر به پایین و به زمین جریان پیدا می کند یا از یک بخش ابر به بخش دیگر یا از یک ابر به ابر دیگر جریان می یابد، که این بار معمولا مثبت و روی سطح زمین بار منفی القا میکند.

به این ترتیب مجموعة ابر، هوا و زمین به یک خازن بسیار بزرگ تبدیل میشود که لحظه به لحظه بار آن بیشتر میشود و بنابراین اختلاف پتانسیل دو قطب آن افزایش پیدا میکند، بالاخره مقدار این بار الکتریکی آنقدر زیاد میشود که اختلاف پتانسیل بین ابر و زمین به 10 تا 100 میلیون ولت میرسد و میدان الکتریکی حاصل از چنین اختلاف پتانسیلی میتواند هوا را با اینکه در حالت عادی نا رسانا ست در یک سیر خاص یونیزه و آنرا به رسانا تبدیل میکند و به محض اینکه چنین سیری از مولکولهای یونیزه رسانا از ابر تا زمین ایجاد شود بارهای الکتریکی به طرف هم حرکت می کنند و در عرض 0.0001 ثانیه جریان وحشتناکی در حدود 30 هزار آمپر از هوای یونیزه میگذرد. اما هر جریانی ضمن عبور از ماده با مقاومت اتمهای آن روبرو میشود و این مقاومت بخشی از انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل میکند. با استفاده از اصول اولیه الکترومغناطیس میتوانید تخمین بزنید این جریان در ولتاژ 10 میلیون ولت، توان گرمایی در حدود 100 میلیارد وات دارد و میتواند گرمایی در حدود 10 میلیون ژول ایجاد کند ؛ این گرما باعث میشود دمای هوا در مسیر آذرخش به 30 هزار درجه سانتی گراد برسد. این تغییر ناگهانی دما (از حدود 300 کلوین به 300 هزار کلوین) حجم هوا را 100 برابر میکند و این یعنی یک انفجارِ واقعیِ انبساطِ سریع و شدید هوا ، که یک موج ضربتی(shock wave) در هوای اطراف ایجاد میکند و امواجی را با فشار بین 10 تا 30 اتمسفر بوجود می‎آورد، که با سرعت صوت و به شکل تندر یا رعد به گوش ما میرسد، اما گرمای ایجاد شده غیر از انبساط بلاهای دیگری هم سر مولکولهای هوا میاورد ، جریان شدیدی که از هوا میگذرد ، آن را گرم میکند و به تابش وا میدارد و تابشی است که یک مسیر نورانی بین ابر و زمین ایجاد میکند.

-توضیحات بیشتر- برق صاعقه یک جریان الکتریکی است. زمانی که ابرهای صاعقه دار در آسمان ظاهر می شوند ذرات کوچک یخ (قطرات باران یخ زده) موجود در این ابرها با حرکت در هوا به هم برخورد کرده و متلاشی می شوند. این برخوردها باعث تولید بار الکتریکی می شود و پس از مدتی کل ابر با بارهای الکتریکی پر می شود به این صورت که بارهای مثبت یا پروتون ها در بالای ابر و بارهای منفی یا الکترون ها در پایین ابر شکل می گیرند. ممکن است شنیده باشید بارهای مخالف یکدیگر را جذب می کنند، از آن جا که الکترون ها پایین ابر هستند بار مثبت زمین را به سوی خود جذب کرده و پروتون ها زیر ابر جمع می شوند. بارهای الکتریکی زمینی در اطراف چیزهای مختلف مانند کوه ها، درختان و انسان ها متمرکز شده اند و زمانی که این بارها به بار منفی پایین ابرها وصل شود برخورد صاعقه رخ می دهد. -علت صدای رعد و برق- صدای رعد و برق به دلیل نور ایجاد شده می باشد، هنگامی که نور رعد و برق از ابر به سوی زمین می رود حفره کوچکی در هوا باز می کند که به آن کانال می گویند. پس از این که نور عبور می کند این حفره به حالت قبلش بر می گردد و یک موج صوتی به وجود می آید که همان صدای رعد و برق است.

-توضیحات به زبان ساده- رعد و برق درواقع واکنش های الکتریکی شدیدی است که در اثر برخورد ابرهایی با بارهای غیر همنام و به صورت ایجاد نور و صدای شدید پدید می آید. از نظر علمی گفته شده است که رعد و برق یک تخلیه ی الکتریکی است که سرعت و شدت زیادی در هوا دارد.