تحقیق رعد و برق

آذرخش يا رعدوبرق يك تخليه ي الكتريكي شديد و بسيار سريع در هواست و همين تخليه الكتريكي است كه نور و صدا توليد ميكند.پيش از ايجاد رعدوبرق ابرها طي فرايندهايي بشدت باردار ميشوند كه اين بار معمولا مثبت است, روي سطح زمين بار منفي القا ميكند و به اين ترتيب مجموعه ي ابر هوا و زمين به يك خازن بسيار بزرگ تبديل ميشود كه لحظه به لحظه بارشان بيشتر ميشود و بنابراين اختلاف پتانسيل دو قطب ان در حال افزايش است. بالاخره مقدار اين بار الكتريكي انقدر زياد ميشود كه اختلاف پتانسيل بين ابر و زمين به 10 تا 100 ميليون ولت ميرسد. 

ميدان الكتريكي حاصل از چنين اختلاف پتانسيلي ميتواند هوا را با اينكه در حالت عادي نارساناست در يك سير خاص يونيزه و انرا به رسانا تبديل ميكند.به محض اينكه چنين سيري از مولكولهاي يونيزه رسانا از ابر تا زمين ايجاد شود بارهاي الكتريكي به طرف هم حركت ميكنند و در عرض يك ده هزارم ثانيه جريان وحشتناكي در حدود 30 هزار امپر از هواي يونيزه ميگذرد.اما هر جرياني ضمن عبور از ماده با مقاومت اتمهاي ان روبرو ميشود و اين مقاومت بخشي از انرژي الكتريكي را به گرما تبديل ميكند. با استفاده از اصول اوليه الكترومغناطيس ميتوانيد تخمين بزنيد اين جريان در ولتاژ 10 ميليون ولت توان گرمايي در حدود 100 ميليارد وات دارد.چنين تواني حتي در مدت زمان ناچيز – يك ده هزارم ثانيه – ميتواند گرمايي در حدود 10 ميليون ژول ايجاد كند اين گرما باعث ميشود دماي هوا در مسير اذرخش به 30 هزار درجه سانتي گراد برسد اگر كمي با قوانين حاكم بر گازها اشنايي داشته باشيد مي بينيد كه اين تغيير ناگهاني دما (از حدود 300 كلوين به 300 هزار كلوين) حجم هوا را 100 برابر ميكند و اين يعني يك انفجار واقعي انبساط سريع و شديد هوا يك موج ضربتي shock waveدر هواي اطراف ايجاد ميكند كه با سرعت صوت و به شكل تندر يا رعد به گوش شما ميرسد. 

اين از بخش صوتي ماجرا,اما گرماي ايجاد شده غير از انبساط بلاهاي ديگري هم سر مولكولهاي هوا مياورد.لامپ معمولي را به ياد بياوريد (لامپ نئون مثال بهتريست) يك جريان نه چندان زياد از رشته تنگستن ميگذرد و دماي ان را به بيش از 2000 درجه ميرساند .اين دما انرژي لازم براي بر انگيختگي اتمهاي فلز را فراهم ميكند.اتمها بر انگيخته ميشوند و در بازگشت انرژي اضافي را به صورت فوتونهاي نوري ازاد ميكند و به اين ترتيب رشته تنگستن روشن ميشود.در اذرخش هم چيزي شبيه اين ماجرا اتفاق مي افتد:جريان شديدي از هوا ميگذرد ان را گرم ميكند و به تابش وا ميدارد و تابشي كه يك مسير نوراني بين ابر و زمين ايجاد ميكند.حالا ميتوانيد تصور كنيد اگر هوا نبود رعدوبرق به چه روزي مي افتاد؟