در ادامه بخش پیشین باید یاداور شویم که صاعقه انواع مختلفی دارد که دو نوع آن کاملا مشخص و متمایز است. یکی به نام صاعقه نواری شکل که به صاعقه ریسمانی شکل نیز معروف میباشد و دیگری به صاعقه تخلیه هوایی مرسوم است.در صاعقه ریسمانی ،با رخداد یک سری ضربه های مشابه در کنار هم به هنگام تشکیل جبهه و با وزشهای توده ای از طوفان های شدید به همراه رطوبت ،مسیر و کانال یونیزه را برای ایجاد ضربه صاعقه و فلاش های آن هموار میکنند و این نوع صاعقه با ترکش های درخشان همراه است.اما صاعقه تخلیه هوایی ، زمانی پدیدار میگردد که از سوی ابر به سمت آسمان بوده و به زمین نمیرسد و میتواند کیلومترها به طور افقی در اسمان سیر کند و به ابر دیگری در آسمان برسد ،در این هنگام به نظر میرسد که صاعقه بین دو ابر اتفاق افتاده است.لازم به ذکر است که صاعقه از جمع شدن طبیعی بارهای الکتریکی مجزا در ابر طوفان زا تشکیل میگردد.بررسی های به عمل آمده نشان داده اند که کلا دو نوع از ابرهای طوفان زا میتوانند بار الکترواستاتیکی تولید نمایند:
- طوفان های گرم
- طوفان های جبهه ای
در نوع طوفان های گرم که بر مبنای قانون همرفتی (کونوکسیون)با جابجا شدن هوای گرم از سطح زمین در یک روز گرم و جایگزینی هوای سرد با آن در مناطق گرمسیری و کوهستانی ایجاد میگردد که البته ارتفاع داخلی این نوع ابرهای طوفان زا حتی میتواند به 12 کیلومتر هم برسد در بالاترین نقطه این ابرها ،ذرات کریستالی یخ شکل میگیرد.در نوع طوفان های جبهه ای که در مناطق معتدل تشکیل میشوند با تاثیر جبهه هوای سرد بر جرم هوای گرم و مرطوب و با رانش آن به سمت بالا در جبهه پیش رونده هوای سرد ، باعث به وجود آمدن طوفان های تندر زا میگردد.این گونه ابرها ، کومولونیمبوس نامیده میشوند.این توده ابرها، میتوانند کیلومترها پهنا و حدود 7/5 الی 18 کیلومتر ارتفاع داشته باشند.هنگام طوفان یا در موقع وزش و حرکت بادهای شدید ، بار الکتریکی زیادی در ابرها ذخیره شده و به اصطلاح ابرها باردار میشوند.بدین ترتیب توده ابر ، تبدیل به یک منبع انرژی بسیار عظیم میشود که بر فراز آسمان در حال حرکت است .ذخیره انرژی آنقدر ادامه می یابد تا ابر از انرژی الکتریکی اشباع شود که در اولین فرصت ممکن، انرژی خود را تخلیه خواهد نمود.معمولا بهترین محل برای این تخلیه ، زمین خواهد بود زیرا زمین انقدر بزرگ است که هرگز از الکتریسیته اشباع نمیشود.بنابراین میدان الکتریکی ابر ابتدا هوای اطراف خود را با یونیزه کردن مستعد عبور جریان الکتریسیته کرده، سپس انرژیی خود را از میان هوای یونیزه شده عبور داده و در زمین تخلیه مینماید.صاعقه ویژگی های منحصر به فردی دارد که آنها را در هیچ رخداد طبیعی دیگری نمیتوان یافت.عبور جریان برق از هر جسمی به سبب وجود مقاومت ذاتی خود حرارت تولید میکند، حال هر چه مقدار جریان برق بیشتر باشد ، حرارت تولید شده هم بیشتر است.صاعقه نیز به هنگام شکافتن هوا و پس از آن به هنگام برخورد با زمین میتواند حرارت زیادی تولید کند که با توجه به جریان هزاران آمپری صاعقه ، مقدار این گرما بسیار قابل ملاحظه است .صاعقه در زمان برخورد با زمین میتواند در حدود 200 هزار درجه سانتی گراد گرما تولید کند.این مقدار توان حرارتی میتواند یک آجر نسوز را ذوب کند ولی به دلیل تداوم زمانی در حد میکروثانیه انرژی حرارتی آن کم میباشد .در واقع خاک سطح زمین برای جریان هایی با فرکانس کمتر از یک مگا هرتز رسانایی الکتریکی داشته و جریان های فوق العاده زیاد مانند صاعقه و جریان های اتصال کوتاه ایجاد شده در سیستم های الکتریکی فشار قوی (فرکانس قدرت 50 هرتز) میتوانند از آن عبور کنند.
حرارت حاصل از صاعقه میتواند مشتی از خاک را ذوب کرده و به سنگ تبدیل کند و یا درخت تنومندی را به آتش بکشد.
صدا از دیگر پیامدهای رخداد صاعقه میباشد.صدا بر اثر شکافته شدن هوا و انبساط مولکول های هوا در اثر حرارت ایجاد میشود و در حقیقت صدای انفجار ناشی از برخورد صاعقه است.صدای صاعقه همیشه چند ثانیه پس از دیده شدن برق آن به گوش میرسد که دلیل این تاخیر ، زیاد بودن سرعت نور نسبت به سرعت صوت است. یعنی هر چند صدا و نور صاعقه همزمان تولید میشوند اما اول نور صاعقه ( برق ) دیده شده ، بعد صدای آن ( رعد ) شنیده میشود . سرعت نور 300 هزار کیلومتر بر ثانیه است .
صاعقه توانایی تولید گاز را نیز دارد ، شاید یکی از عجیب ترین پیامد های صاعقه تولید گاز ازن میباشد . همان گازی که با قرار گرفتن در لایه های بالایی جو (50-60 کیلومتری از سطح زمین) سدی به ضخامت 4 میلیمتر در برابر تششعات زیانبار کیهانی ایجاد میکند.ازن در حقیقت همان اکسیژن است ولی به جای دو اتم ، دارای سه اتم اکسیژن است . و مولکول اکسیژن به علت مشکلات پیوندی نمیتواند به راحتی به صورت سه اتمی دراید و به همین دلیل مقدار گاز ازن در طبیعت بسیار محدود بوده اما صاعقه این کار را به راحتی انجام میدهد و اتم های اکسیژن را سه به سه پیوند زده و گاز کمیاب ازن تولید میشود . ازن بر خلاف اکسیژن یک گاز سمی است و تنفس آن میتواند خطرناک باشد.
صاعقه میتواند به دو صورت به اشیا موجود در مسیر خود صدمه وارد نماید. به عنوان مثال اگر هواپیمایی در شرایط و محیط صاعقه قرار گیرد میتواند به صورت مستقیم و یا غیر مستقیم تحت تنش ناشی از اصابت صاعقه قرار گیرد . در برخورد مستقیم قوس ایجاد شده میتواند از فریم هواپیما عبور کرده و مسیر عبور خود را با ایجاد گرمایش ژولی ذوب نماید و به طور موضعی به آن آسیب حرارتی زده و آن را دفرمه کرده و موجب خوردگی در آن گردد . در برخورد غیر مستقیم ،جریان ها و ولتاژهای گذرای القایی میتوانند به سیستم الکتریکی و الکترونیکی و ناوبری هواپیما صدمه زده و آنرا معیوب سازند . تخلیه صاعقه معمولا از بار الکتریکی داخل ابر سر منشا میگیرد مخصوصا ابرهای کمولونیمبوس بیشتر مستعد تولید صاعقه میباشند به خصوص اگر شرایط جوی مساعدی برای آنها پیش آید . بار الکتریکی در داخل ابر در خلال فرایند پیچیده ای از یخ زدن و ذوب شدن تولید میگردد و با جابجایی قطرات باران و کریستال های یخ در حین برخورد به هم ، کریستال های یخ شکسته شده و به ذرات ریزتری تبدیل میگردند و بدین ترتیب بارهای مثبت در قسمت بالایی ابرهای کمولونیمبوس تجمع کرده و بارهای منفی در قسمت پایین ابر جمع میشوند، هر چند ممکن است بخش کوچکی در پایین ابر هم دارای بار مثبت بوده باشد . در مدت این پروسه ابر تندر زا میتواند تا 14 کیلومتر به طور عمودی توسعه یافته و ارتفاع داشته باشد. بدین ترتیب یک شدت میدان الکتریکی بسیار قوی به وجود می آید که میتواند جریان زیادی را تخلیه کند . شدت میدان الکتریکی فوق العاده قوی میتواند پیش از وقوع و در حین وقوع تخلیه صاعقه از مرکز بار الکتریکی تا فاصله 10 کیلومتری آن وجود داشته باشد و مسیر یونیزه برای شکسته شدن هوا را مهیا کند . آستانه شکست الکتریکی هوا بستگی به اندازه میدان الکتریکی دارد و میتواند در محدوده بین 400 تا 3000 کیلو ولت بر متر شدت داشته باشد و نرخ رشد آن میتواند یک کیلو ولت بر میلیمتر در یک میکروثانیه باشد.
در پارت بعدی انواع تخلیه صاعقه را بررسی میکنیم .
همراه ما باشید.
ممکن است آموزش های زیر برایتان کاربردی باشند. حتما بازدید فرمایید:
- دفترچه محاسبات طراحی کامل سیستم حفاظت از صاعقه
- نقشه نصب برقگیر الکترونیکی ساختمان
- جزوه آموزشی آشنایی با سیستم زمین و برقگیر
- جزوه آموزشی تاثیر رعد و برق در خط انتقال برق
همواره به یاد داشته باشید مجموعه مهندسین وب سایت کاربلدها در هر زمان در کنار شما هستند. اگر سوال یا مشکلی داشتید برای ما پیغام بفرستید تا با شما تماس بگیریم.
چنانچه نیاز به آموزش و یا انجام محاسبات یا اجرای پروژه داشته باشید می توانید از خدمات مجموعه ما با کمترین هزینه و بالاترین کیفیت برخوردار شوید.
ما از صمیم قلب معتقدیم که “به عمل کار برآید به سخنرانی نیست!” ما را در عمل محک بزنید.
به امید دیدار.
karbaladha.com
برترین موزیک های روز جهان با ترجمه فارسی و دانلود رایگان
دیدگاهتان را بنویسید