رؤية عميقة في السحب الرعدية...

[محب الاقصى]

" سبحان الذي يُسبح الرعد بحمده والملائكة من خيفته "
من المعروف أنه منذ قرنين من الزمان، أن الصاعقة شكل من أشكال الكهرباء ولذلك فإن العمليات الفيزيائية المجهرية المسؤولة حقاً عن شحن السحب الرعدية لا تزال موضع خلاف.

يحدث يومياً في مختلف أرجاء العالم زهاء44000 عاصفة رعدية و 8000000 وميض برقي, وفي الولايات المتحدة وحدها تسبب الصواعق سنوياً نحو 150 وفاة وأضراراً في الممتلكات بقيمة 20 مليون دولار, وتضرم 10000 حريق في الغابات, فتدمر أخشاباً صالحة للتسويق قيمتها 30 مليون دولار.



والبرق أكثر الظواهر الطبيعية شيوعاً وأكثرها إثارة للعجب, ولقد كان البرق والعواصف الرعدية موضوع تحريات علمية كثيرة طوال الوقت. وعلى الرغم من كثرة المعدات الجديدة وتقنيات البحث الحديثة فإن منشأ البرق الصحيح وآلية تكهرب السحب المطيرة لا يزالان عصيَّين على الإدراك. وتنسجم صعوبة الإحاطة بهذه المسألة, كون فيزياء البرق والعواصف الرعدية تشمل نطاقاً واسعاً من المداخلات الكبيرة. فهناك من جهة أولى الظواهر الذرية التي تبدأ بكهربة السحابة الرعدية التي تحدث على مدى 10 - 13 كم. وهناك من جهة أخرى حركة الهواء الجوي في جسم السحابة الرعدية وهي الحركة التي تنجز عملية الشحن, والتي قد تحدث في مدى يمتد إلى عشرات أو مئات الكيلو مترات.

وقد لاحظ فرانكلين سنة 1752م أن السحب التي تفجر الصاعقة تكون غالباً في حالة كهربائية سالبة, بيد أنها تكون أحياناً في حالة موجبة. ولم يتضح إلا مؤخراً أن هذا الاشتباه ناتج عن مشاهدات مغلوطة, ومع ذلك فقد كان من المسلَّم به أن الانفراغ الكهربائي البرقي هو انتقال الشحنة الكهربائية الموجبة أو السالبة من منطقة أولى في السحابة إلى منطقة أخرى أو بين السحابة والأرض, ولكي يحدث انتقال الشحنة هذا يجب أن تتكهرب السحابة, أي تنفصل الشحنات الموجبة عن السالبة فكيف يحدث انفصال الشحنات هذا؟



يمكن أن يُعطى - كما سوف يتضح - إلا جواب جزئي عن هذا السؤال, ففي الأجسام التي يصادفها المرء عادة كفناجين القهوة أو أجهزة الهاتف توجد أعداد متساوية من الشحنات الموجبة والسالبة. علاوة على ذلك تكون هذه الشحنات موزعة بانتظام في الجسم, ويقال عنه عندئذٍ إنه متعادل كهربائياً أو غير مشحون إلا أنه يمكن لكثير من العمليات الفيزيائية المجهريّة أن تسبب انفصال الشحنات. وتكون النتيجة أن الجسم يبقى في جملته متعادلاً مع أنه يتجمع في إحدى منطقتي الجسم, شحنات موجبة أو سالبة أكثر مما في المنطقة الأخرى. ويقال عن الجسم, آنذاك أنه مشحون أو مكهرب. ويقاس انفصال الشحنات بالفولت. وكلما زاد الانفصال زادت الفولتية, وعندما تمشي في الغرفة تبقى الغرفة بمجموعها متعادلة, غير أن تأثير حذائك في السجادة قد يشحنها بقطبية (بشحنة) أولى, ويشحن حذاءك وجسمك بالقطبية المعاكسة, ويمكن لهذا أن يؤدي إلى فرق في الجهد قدره 100000 فولت على مسافة سنتميرات, وتتجلى الشحنة عندما تمسك بمقبض الباب.

وتمثل ضربة الصاعقة النموذجية فرقاً في الجهد (Poential) يساوي عدة مئات من ملايين الفولتات. وقد تنتقل إلى الأرض شحنة تقدر بـ 10 كولومات أو أكثر وهي الشحنة التي يحملها قرابة 20 إلكترون. وان نقل شحنة تساوي كولوما واحداً في ثانية واحدة هو تيار كهربائي شدته أمبير واحد, وعلى هذا فإن ضربة الصاعقة تمثل تياراً أشد من 10 امبيرات بكثير, لأن مدتها أقصر جداً من ثانية واحدة. وتحدث السحب الرعدية المعتدلة بضع ومضات في الدقيقة وتنتج قدرة طاقية تساوي بضع مئات من الميغاواطات, وهي قدرة محطة نووية صغيرة لتوليد الطاقة الكهربائية. وإن المهمة الرئيسية لفيزياء العواصف الرعدية هي إيجاد توزع الشحنة الصحيح والآلية الفيزيائية اللذين يعللان مثل هذه الفولتيات وهذه القدرات. وقد تركزت التحريات تاريخياً على البنية الكهربائية للسحب.

لقد كان من الطبيعي وبعد مشاهدات فرانكلين افتراض توزع الشحنة في سحابة مطيرة هو أبسط توزع يمكن تصوره, أي شحنات موجبة في منطقة أولى من السحابة وشحنات سالبة في منطقة أخرى, تسمى بنية كهذه (ثنائية القطب) (Dipole) وقد استعان الباحثون في محاولاتهم تعليل البنية الثنائية القطب للسحب الرعدية بنموذجين مختلفين جداً هما :

- فرضية الهطل

- فرضية الحمل.