هل تعلم ما هو البرق ؟

أنواع البرق

قبل البدء بالتعرف على أسرار البرق وتفاصيله الدقيقة نود أن نعرِّف القارئ الكريم بأهم

أنواع البرق والتي قد لا تخطر بباله، لبيان مدى تعقيد هذه الظاهرة والتنوع الكبير في ضربات البرق، فالبرق يمكن أن

يضرب في أي مكان على الأرض أو في السماء. يحدث البرق على عدة أنواع حسب مكان وجود الشحنتين الموجبة

والسالبة. أكثر الأنواع شيوعاً وأهمية هو البرق الناتج من التقاء شحنتين متعاكستين بين الغيمة والأرض. فغالباً ما

تكون الغيمة ذات شحنة سالبة عند الجهة القريبة من الأرض، أما سطح الأرض فيكون ذا شحنة موجبة، ويسمي العلماء

هذا النوع "غيمة-أرض" أي Cloud-Groundواختصاراً يرمز لهذا النوع بالحرفين CG. راجع شكل1 ومضة برق بين الغيمة

والأرض CGوهذا النوع يحدث نتيجة، تلامس الشحنة الموجودة في الغيمة مع الشحنة الموجودة على سطح الأرض، ويتولد

شعاع البرق. أما النوع الثاني فهو ما يحدث بين الغيمة وغيمة أخرى، وبما أن الوسط الذي تتجمع فيه الغيوم يمتلئ

بالحقول الكهربائية فإن احتمال تلامس الشحنات المتعاكسة والتقائها كبير جداً، ولذلك فإن هذا النوع يمثل ثلاثة أرباع

ضربات البرق، والتي تقدر كما قلنا بمائة ضربة في كل ثانية وذلك في مختلف أنحاء العالم. ويعرف هذا النوع

ببرق "غيمة-غيمة" أي Cloud-Cloudويرمز له بالحرفين CC. راجع شكل 2 نرى فيه ومضات برق بين غيمة وأخرى CC،

حيث تكون إحدى الغيمتين محملة بشحنات موجبة والأخرى محملة بشحنات سالبة، وعند اقتراب إحدى الغيمتين من

الأخرى تصطدم هذه الشحنات المتعاكسة مولدة ومضات هائلة نراها على شكل برق. أما النوع الثالث فهو ما يحدث بين

الغيمة والهواء. حيث تكون الغيمة محمّلة بشحنة كهربائية، والهواء المحيط بها من أحد جوانبها يحمل شحنة معاكسة.

ويعرف هذا النوع بـ "غيمة-هواء" أي Cloud-Airويرمز له بالرمز CA. شكل 3 البرق الناتج بين غيمة وبين الهواء المحيط

بها CA. تكون الغيمة عادة مشحونة في أعلاها بشحنات موجبة، ويكون الهواء المحيط بها مشحوناً بشكل سلبي،

وبنفس العملية يحدث التلامس وينطلق شعاع البرق ليكمل الدارة الكهربائية بين الغيمة والهواء. البرق من الفضاء البرق بين

الغيمة وطبقات الجو العليا، ويحدث هذا البرق بين الطبقات العليا في الغيوم وبين طبقة الأيونوسفير والتي تحوي حقلاً

كهربائياً، وقد أمكن رؤية برق كهذا بواسطة أجهزة التصوير المثبتة على الأقمار الاصطناعية . وهنالك أنواع أخرى

كثيرة نذكر منها ما يحدث داخل الغيمة ذاتها، وإذا علمنا بأن أية غيمة تحمل شحنة موجبة في أحد طرفيها، فلا بد أن

تحمل شحنة سالبة في طرفها المقابل، وهكذا وفي ظروف العواصف الرعدية يحدث التلامس ويتحقق البرق الذي يضيء

الأرض ولكنه لا يصل إليها. هنالك أيضاً البرق الناتج بين غيمة وهدف على الأرض، مثل شجرة أو بيت أو عمود كهرباء.

وفي جميع هذه الأنواع تتم المراحل ذاتها، بنفس المرور والرجوع لشعاع البرق، وبنفس السرعة ونفس الزمن. راجع شكل

4 برق يضرب عمود كهرباء، وهذا أحد أنواع البرق، حيث إن البرق قد يضرب أي هدف على الأرض، أو في الجوّ، أو

حتى في طبقات الغلاف الجوي، فسبحان الله! كما أن العلماء يعددون أنواعاً لا يمكن إحصاؤها من البرق، مثل كرة

البرق، والبرق الصيفي، وهو ما يحدث في أشهر الصيف، والبرق الموجب والبرق السالب، والبرق الصفائحي، وغير ذلك

كثير. كما أن العلماء رصدوا ضربات برق على بعض الكواكب مثل المشتري وكانت أشد بمائة مرة من تلك الضربات على

الأرض .

هل تعلم ما هو البرق ؟ 1119

الغيوم الرعدية :

إن البرق لا يحدث في أية غيوم، بل هنالك غيوم محددة يسميها العلماء بالغيوم الرعدية، وهي البيئة المناسبة لحدوث

البرق، وقد تكون هنالك غيمة واحدة أو عدة غيوم وهو الأغلب. وهذه الغيوم تكون عادة ممتلئة بالحقول الكهربائية

بسبب الرياح التي تسوق جزيئات بخار الماء وتدفعه للأعلى وتسبب احتكاك هذه الجزيئات بعضها ببعض مما يولد هذه

الحقول الكهربائية. فنجد أن الغيمة تتجمع فيها بنفس الوقت شحنات سالبة وأخرى موجبة، وغالباً ما ترتفع الشحنات

الموجبة للأعلى وتبقى السالبة في أسفل الغيمة من الجهة القريبة من الأرض. إن ضربات البرق ما هي إلا تفريغ للكهرباء

الموجودة على الغيوم، فلذلك يعمل البرق كصمام أمان، لأن هذه الشحنات العملاقة إذا زادت كثيراً فإنها تؤدي إلى

تكهرب الجو بكامله؛ تماماً مثل البطارية إذا ظللنا نشحنها فإنها ستنفجر في النهاية. فسبحان الله!

هل تعلم ما هو البرق ؟ 1122

[size=21]العمليات الدقيقة داخل البرق

نعلم من قوانين الكهرباء أنه عندما تلتقي الشحنات المتعاكسة ينتج عنها ومضة أو شرارة كهربائية، وهذا ما يحدث في

البرق. فالغيوم تتكون نتيجة تجمع جزيئات البخار المرتفع من الأرض، هذه الجزيئات تكون محمَّلة بشحنات كهربائية

موجبة وسالبة نتيجة تفاعلها واحتكاكها واصطدامها، وكما قلنا غالباً ما تكون الشحنات السالبة في أسفل الغيمة من

الجهة القريبة من الأرض، وذلك بسبب تأثير الجاذبية التي تقوم بدورها في توزيع الشحنات، وتكون الشحنة الموجبة في

أعلى الغيمة، وهذا يحدث في ما يسمى بالغيوم الرعدية التي تسبب البرق دائماً. إن الشحنة الكهربائية أو ما يسمى

بالكهرباء الساكنة هي تماماً ما نحسّ به عندما نلمس قبضة الباب بعد احتكاك أقدامنا بالسجادة، أو عندما نلمس شاشة

الكومبيوتر أحياناً فنحسّ بلدغة كهرباء خفيفة، وما هي إلا عبارة عن شرارة برق مصغرة! وعندما نجري تلامساً بين

سلكين كهربائيين أحدهما موجب والآخر سالب فإننا نرى شرارة تتولد بينهما. عندما يكون هنالك زيادة في عدد

الإلكترونات ذات الشحنة السالبة فهذا يعني وجود حقل كهربائي سالب، أما عند زيادة عدد البروتونات الموجبة فهذا

يعني وجود شحنة أو حقل كهربائي موجب. وعندما تتجمع كميات مناسبة من الإلكترونات في أسفل الغيمة تنتقل هذه

الشحنات السالبة بواسطة الهواء الرطب الموجود بين الغيمة وسطح الأرض، وتقترب من سطح الأرض ذي الشحنة الموجبة،

ينطلق شعاع البرق القادم من الغيمة وتتشكل قناة دقيقة جداً في قاعدة الغيمة. وبسبب وجود حقل كهربائي بين الغيمة

والأرض ينطلق ما يسميه العلماء الشعاع "القائد Leader" باتجاه الأرض، وهذا الشعاع الذي يمرّ ويخطو بخطوات متتالية

هو أول مرحلة من مراحل البرق. وعندما يصل هذا القائد إلى الأرض وبفعل الحقل السالب الذي يحيط به يجذب إليه

الشحنات الموجبة الموجودة بالقرب من سطح الأرض، وتتحرك هذه الشحنات الموجبة باتجاه الشعاع القائد وتصطدم به

على ارتفاع عشرات الأمتار عن سطح الأرض، وتتشكل قناة اتصال بين الغيمة والأرض. يتم التقاء الشحنة السالبة القادمة

من الغيمة مع الشحنة الأرضية الموجبة فوق سطح الأرض بعشرات الأمتار، وينشأ شعاع البرق الذي نراه وهو يرجع

باتجاه الغيمة. شكل 1 وعندها تنهار عازلية الهواء ويصبح ناقلاً للكهرباء ويتولد تيار كهربائي قوي ينير على شكل

ومضة باتجاه الأعلى، ويدعى طور الرجوع Return Stroke ، وهذه الضربة الراجعة هي ما نراه فعلاً لأن معظم الضوء

يتولد عنها. وهذه الضربة الراجعة تستغرق أقل من 100 مايكرو ثانية وتُنتج التيار الراجع والذي يقدر ب 30 ألف أمبير.

وبعد ذلك تمر فترة توقف مدتها من 20 وحتى 50 ميلي ثانية ثم تتكرر العملية من جديد باستخدام نفس القناة التي تم

تأسيسها من قبل، وهكذا عدة ضربات. وقد تكون ومضة البرق مفردة أو متعددة حسب كمية الشحنات المتوفرة بين

الغيمة والأرض، وحسب الظروف الجوية السائدة. وقد يصل عددها إلى عشر ضربات متتالية وسريعة ولكننا نراها ومضة

برق واحدة ولا ندرك مرور ورجوع البرق بأعيننا . قد يحدث العكس أحياناً، فتأتي الشحنة الموجبة من الغيمة باتجاه

الشحنة السالبة للأرض، وتتولد الومضة الموجبة وهذه تكون وحيدة وعنيفة ولا يتبعها ضربات أخرى. في أقل من نصف

ثانية تحدث 3-4 ضربات برق كلها نراها في ومضة برق واحدة. ويمكن أن يصل التيار الناتج من الضربة الراجعة إلى 200

ألف أمبير، وتسير الضربة الراجعة بسرعة تصل إلى نصف سرعة الضوء .

البرق خطوة خطوة

لكي نسهل رؤية ما يحدث تماماً في البرق نستعين بالرسوم التوضيحية ، وهذه الرسوم هي تقريب لما يحدث، والواقع

أن ضخامة وسرعة العمليات الخاطفة في شرارة البرق لا يمكن إدراكها أبداً. 1- يبدأ البرق بالخطوة الأولى المتمثلة

بانطلاق شعاع يسميه العلماء بالقائد، Leaderوهذا الشعاع لا ينزل دفعة واحدة، بل يمرّ مروراً على شكل خطوات.

وغالباً ما تكون شحنة هذا الشعاع سالبة أما شحنة الأرض فهي موجبة. الخطوة الأولى: تبدأ شحنة سالبة دقيقة تدعى

القائد المارّ بالانطلاق من الغيمة باتجاه الأرض على خطوات طول كل منها 50 متراً بزمن 1 مايكرو ثانية، ويتفرع هذا

الشعاع إلى عدة فروع ويحمل بحدود 100 مليون فولت، ويأخذ فترة توقف بين الخطوة والأخرى مقدارها 50 مايكرو

ثانية، ويبقى يتقدم حتى يجد هدفاً ليصطدم به، وإلا فيرجع ويعيد الكرة. ويتألف الشعاع الواحد من عشرة آلاف خطوة!!

راجع شكل 1 2- ثم تأتي الخطوة الثانية ليصل هذا الشعاع إلى هدفه على الأرض ويصطدم مع شحنتها الموجبة، ويحدث

التصادم عادة فوق سطح الأرض على ارتفاع عشرات الأمتار. الخطوة الثانية: حالما يصل الشعاع القائد إلى الأرض يبدأ

بجذب الشحنة الموجبة على سطح الأرض، وبسبب الشحنة الضخمة التي يحملها هذا الشعاع فإنه يؤسس قناة من الأرض

للغيمة والتي ستجري داخلها الشحنات، ويحدث اللقاء بين الشحنتين على ارتفاع 30-100 متر فوق سطح الأرض. راجع

شكل 2 3- أما الخطوة الثالثة ففيها يبدأ تدفق الشحنة السالبة من الغيمة باتجاه الأرض، وذلك على طول القناة التي

أسسها الشعاع القائد. الخطوة الثالثة: وفيها تبدأ الشحنة السالبة بالتدفق إلى الأرض، وتجذب إليها الشحنة الموجبة من

الأرض. شكل 3 4- فيما بعد تتم أهم خطوة وهي الضربة الراجعة من الأرض باتجاه الغيمة، ومع أننا نظن بأن البرق يتجه

من الغيمة إلى الأرض، إلا أن الحقيقة هي أن الشعاع يتجه من الأرض راجعاً باتجاه الغيمة، ولكن سرعة العملية تجعلنا

نرى العكس. الخطوة الرابعة: تبدأ الضربة الراجعة على شكل موجه موجبة بسرعة أكثر من 100 ألف كيلو متر في

الثانية، بالتوجه نحو الأعلى وينتج تيار كهربائي الذي يستغرق 1 مايكرو ثانية للوصول إلى 30 ألف أمبير وسطياً،

وتنتج هذا البرق الراجع أكثر من 99% من إضاءة البرق وهو ما نراه فعلاً أي نرى رجوع البرق من الأرض باتجاه الأعلى.

راجع شكل 4 5- وأخيراً تنتهي ضربة البرق بصعود الشعاع الراجع إلى الغيمة، وتكون هنالك فترة توقف تقدر بعشرات

الأجزاء من الألف من الثانية، ثم ترجع الضربة لتتكرر من جديد بنفس الخطوات، وهكذا يمكن أن تتكرر ضربة البرق عدداً من

المرات لتعطي ومضة واحدة. وقد تم تسجيل 47 ضربة برق في ومضة واحدة، إن الزمن الفاصل بين الضربات هو عشرات

الأجزاء من الألف من الثانية(11). الخطوة الخامسة: بعد عودة الشعاع الراجع هنالك فترة توقف 20-50 ميلي ثانية، فإذا

توفرت شحنات كافية في الغيمة فإن هذه الضربة ترجع وتتكرر وتستخدم نفس القناة التي تم تأسيسها من قبل. ويمكن

تلخيص مراحل وأزمنة ومضة البرق النموذجية والتي غالباً ما نراها من خلال المخطط التالي: راجع شكل 5 رسم نموذجي

يمثل المراحل والأزمنة لومضة برق تتألف من 4 ضربات في الغيمة النموذجية. راجع شكل 6 والآن وبعدما رأينا نتائج

وأبحاث وتجارب استمرت قرنين ونصف من الزمن، وبعدما رأينا علماء أفنوا حياتهم ومنهم من مات في سبيل معرفة

هوية البرق وأطواره ومراحله، وكم من الأموال قد صرفت في سبيل التعرف على ضربة برق لا يتجاوز زمنها طرفة العين!

نأتي بعد هذه الحقائق العلمية لنرى الحقائق النبوية، ونعيش رحلة ممتعة مع كلام النبي الأميّ الذي علّم العلماء، ونقارن

ونتدبر، ونتساءل: أليس هذا الحديث الشريف يطابق ويوافق مائة بالمائة ما توصل إليه العلماء اليوم؟!

تأمل وقل .............. لا إله إلا الله

[/size]