آذرخش

دید کلی:

پدیده زیبا ولی خطرناک آذرخش یا برق ، تخلیه الکتریکی در جو زمین است.
همه شما تا به حال غرش آسمان "رعد و برق" و نیز تلاطم ابرها و ایجاد نورهای درخشان لحظه ای در آسمان را دیده اید.
و سوالات زیادی که…
این صدا چه بود؟
این نور چگونه تولید می شود؟
چگونه از نور آذرخش استفاده کنیم؟
برق آسمان چه فواید و مضراتی دارد؟ و هزاران سوال از این قبیل …

تاریخچه:

تشابه بین آذرخش و جرقه الکتریکی در همان اوایل قرن هجدهم مورد توجه قرار گرفت. تصور می شد که ابرهای طوفانی بار الکتریکی زیادی حمل می کنند، و آذرخش جرقه غول آسایی است که فقط ازنظر اندازه با جرقه بین الکترودهای ماشین ویمچورست متفاوت است.

این مطلب را مثلاً لومونوسوف (M.V.Lomonosov) فیزیکدان و شیمی دان روسی که الکتریسته جو را همراه با مسائل علمی دیگر مطالعه کرد، خاطر نشان نمود. این مطلب با آزمایش هایی که لومونوسوف در سال های 1752 و 1753 و فرانکلین (B.Franklin) پژوهشگر آمریکایی به طور مستقل انجام دادند، تایید شده است.

ماشین تندر لومونوسوف:

لومونوسوف یک ماشین تندر ساخت. خازنی که در آزمایشگاه او نصب شده بود و با سیمی که انتهایش از اتاق خارج و بر تیرک بلند بالابرده شده بود، با الکتریسته جو باردار می شد. در مدت طوفان های تندری ، با لمس کردن خازن می شد جرقه را از آن خارج کرد.

آزمایش فرانکلین:

فرانکلین در مواقع طوفان تندری بادبادکی را با یک میله آهنی به هوا فرستاد. انتهای پایین ریسمانی که به بادبادک متصل بود به کلید دری بسته می شد. وقتی که ریسمان مرطوب و به رسانای الکتریکی تبدیل می شد، فرانکلین می توانست جرقه ها را از کلید بگیرد، بطری لید را پرکند. و سایر آزمایش هایی را که معمولاً با ماشین ویمچورست صورت می پذیرفت، انجام دهد.

باید خاطرنشان کرد که چنین آزمایشاتی بسیار خطرناکند زیرا آذرخش ممکن است به بادبادک بخورد و آن وقت بار زیادی از بدن آزمایشگر به زمین برسد (برق گرفتگی شدید). در تاریخ فیزیک چنین موارد دردناکی وجود دارند. مثلاً در سال 1753ریچمن (G.Richman) که با لومونوسوف کار می کرد در سن پترزبورک توسط آذرخش کشته شد.

البته با این آزمایشات نشان دادند که ابرهای طوفانی واقعا بار الکتریکی دارند.

چگونگی شکل گیری آذرخش:

قسمت های مختلف ابر بارهایی با علامت های مختلف حمل می کنند. در بیشترین موارد پایین ابر (که به زمین است) دارای بار منفی است. در حالیکه قسمت بالا به طور مثبت باردار است. بنابراین اگر دو ابر چنان بهم نزدیک شوند که قسمت هایی که بار غیر همنام دارند، به طرف یکدیگر باشند، ممکن است بین آنها جرقه آسمانی (آذرخش) بوجود آید.

همچنین تخلیه آذرخش ممکن است به طریقه دیگری نیز صورت گیرد ابر طوفانی با حرکت در بالای زمین بار زیادی بر سطح زمین القا می کند و ابر سطح زمین بصورت صفحات خازنی بزرگی در می آیند. اختلاف پتاسیل الکتریکی بین ابر و زمین به مقادیر عظیم صدها میلیون ولت می رسد و میدان الکتریکی شدیدی در هوا به وجود می آید. اگر شدت این میدان به قدر کافی زیاد باشد، ممکن است جرقه زنی روی دهد یعنی آذرخش به زمین بربخورد. گاهی آذرخش ها به زمین می خورند یا باعث آتش سوزی می شوند.

پارامتر های مشخص کننده آذرخش :

بنا بر مشاهدات دراز مدت تخلیه جرقه ای آذرخش با عوامل زیر مشخص می شود.
ولتاژ بین ابر و زمین که حدوداًُ 108 ولت است.
جریان در آذرخش که حدودا 105 آمپر است.
مدت آذرخش که حدوداً 6-10 ثانیه است.
قطر کانال تابان آذرخش که حدودا 10 تا 20 سانتیمتر است.

تندر آذرخش:

تندر که بعد از آذرخش شنیده می شود، دارای همان منشأ ترق ترقی است که در مدت جرقه در آزمایشگاه بوجود می آید. یعنی هوای درون کانال تابان آذرخش به شدت گرم و منبسط می شود و موج های صوتی ایجاد می کند. در نتیجه بازتاب از ابرها ، کوه ها و غیره پژواک غرش های تندر را اغلب می توان شنید.