البرق شرارة كهربائية عملاقة في السماء. وأغلب البرق الذي يراه الناس يكون بين السحابة وسطح الأرض. ولكن من الممكن حدوث البرق أيضًا داخل سحابة، أو بين السحابة والهواء، أو بين سحابتين. وعندما يحدث البرق في الغلاف الجوي تنتشر الطاقة الكهربائية في الهواء. وقد تصيب هذه الطاقة الطائرات المتحركة في المنطقة ببعض الضرر، ولكنها لا تسبب أضرارًا على الأرض. بينما قد يؤدي البرق الذي يصيب سطح الأرض إلى صعق الإنسان أو اشتعال الحرائق.
ويتكون البرق الذي يصيب سطح الأرض من واحدة أو أكثر من تفريغ الشحنات الكهربائية التي تسمى الضربات. ويسمى الضوء الساطع الذي نراه في ومضة البرق الضربة المرتجعة. وتتحرك الضربات المرتجعة بسرعة.
تقترب من سرعة الضوء وهي ٢٩٩,٧٩٢ كم/ثانية، وتقوم بتفريغ حوالي ١٠٠ مليون فولت من الكهرباء. كما ترفع درجة حرارة الهواء في مسارها لأكثر من ٣٣٠٠٠م. ومن ثم يتمدد هذا الهواء الساخن بسرعة لتنتج عنه موجة من الضغط تسمى الرعد. انظر: الرعد.
وتختلف ومضات البرق في الطول، فالمضة الحادثة بين السحابة وسطح الأرض قد يصل طولها إلى ١٤كم، بينما قد يزيد طول ومضة البرق المتحركة بين السحب المتجاورة على ٤٠كم.
وقد كان البرق، على مر العصور، أحد أسرار الطبيعة الكبرى وما زال تحت الدراسة حتى الآن. وقد ظن قدماء الإغريق والرومان أن البرق هو أحد أسلحة الآلهة. وفي بعض المجتمعات الإفريقية كانوا يعتقدون أن الناس والأماكن التي يصيبها البرق ملعونة. وحتى القرن الثامن عشر، كان بعض الناس في أوروبا وأمريكا يعتقدون بإمكان تفادي حدوث البرق إذا دقوا أجراس الكنائس.
وقد بدأت الدراسة الجادة للبرق نحو القرن الثامن عشر الميلادي. وكان من أوائل المهتمين بدراسة الكهرباء تجريبيًا العالم والدبلوماسي الأمريكي بنيامين فرانكلين. ففي عام ١٧٥٢م برهن فرانكلين على أن البرق كهرباء، حيث ربط مفتاحًا معدنيًا في طرف خيط طائرة ورقية وأطلقها لتحلق في الهواء أثناء عاصفة رعدية. فتسببت كهرباء السحب في رفع الجهد الكهربائي، وأدى هذا الجهد الكهربائي العالي إلى حدوث شرارة كهربائية بين المفتاح والأجسام.
الموجودة على سطح الأرض، مما أوضح أن السحب مكهربة. وقد نسبت تجربة فرانكلين في وقوع حوادث خطيرة إذ إن بعض الذين قاموا بإطلاق الطائرات الورقية للتحليق أثناء العواصف قد صعقتهم البرق.
كيف يحدث البرق
كل ما يحيط بنا في الكون يتكون من ذرات. وعلى الرغم من أن الذرات تكون في أغلب الأحيان متعادلة كهربائيًا، إلا أنها تصبح موجبة أو سالبة الشحنة إذا فقدت أو اكتسبت إلكترونات. وتتجاذب الشحنات الموجبة والسحنات السالبية إلى بعضها بعضا، وأثناء حركة كل منها نحو الأخرى فإنها تكون تيارًا كهربائيًا يحدث شرارة، والبرق هو الشرارة التي تنتج عن الحركة السريعة للجسيمات المشحونة كهربائيا داخل السحب الركامية أى السحب الرعدية، أو بين إحدى هذه السحب وسطح الأرض أو الهواء أو سحابة أخرى.
السحب المشحونة كهربائيًا
لم يتأكد العلماء تمامًا من الكيفية التي تصبح بها السحب الركامية مشحونة كهربائيًا. ويعتقد معظمهم أن الشحنات تنتج من تصادم قطيرات الماء الخفيفة وقطع الثلج الدقيقة الصاعدة مع البرد، أو الجسيمات الثقيلة الهابطة. انظر: السحب. وعندما تصطدم دقائق السحب ببعضها بعضًا، تكتسب الجسيمات الثقيلة شحنة سالبة، كما تكتسب الجسيمات الخفيفة شحنة موجبة، وتهبط الجسيمات السالبة الشحنة إلى الجزء السفلي من السحابة بينما تصعد معظم الجسيمات موجبة الشحنة إلى الجزء العلوي منها، وينتج البرق عندما تندفع الشحنات الموجبة نحو الشحنات السالبة - أو عند اندفاعها نحو شحنات عكسية على سطح الأرض - مكونة شرارة.
ويسمى نوع البرق الأكثر حدوثًا البرق الداخلي، وهو ينشأ عندما تكون الشحنات الموجودة في السحابة شاروا كهربائيًا. أما الشحنات المتحركة بين السحب والهواء فمكون سحب هواء، كما يكون التيار الكهربائي بين سحابتين برق سحب - سحب. وينقسم البرق الناتج عن حركة الشحنات بين السحب وسطح الأرض إلى نوعين: إما أن يكون برق سحب - أرض أو برق أرض - سحب، وذلك حسب الاتجاه الابتدائي لحركة الشحنات ومعظم ما نراه الناس هو برق سحب - أرض.
الضربات
تبدأ الضربة الأولى لومضة برق سحب - أرض بوساطة ومضة رائدة متدحرجة تحمل عادة الشحنات السالبة من السحابة إلى سطح الأرض. ولا يعرف أحد على وجه الدقة كيف تبدأ هذه الومضة الرائدة، ولكن.
كثيراً من العلماء يعتقدون أنها تنشأ عن شرارة بين مساحات من الشحنات الموجبة والشحنات السالبة بالقرب من قاع السحب الرعدية. وتهبط الومضة الرائدة المتدرجة إلى أسفل في سلسلة من الخطوات التي يبلغ طول كل منها نحو ٥٠م، وتستغرق زمنا يقدر بنحو جزء من مليون جزء من الثانية. وتسكن الومضة بين كل خطوتين فترة قدرها نحو ٥٠ جزءًا من مليون جزء من الثانية. وعندما تقترب هذه الومضة الرائدة من سطح الأرض تعيد الشحنات الموجبة نحوها من أجسام على الأرض مثل الأشجار والأبنية لتقابلها. وعادة ما تكون الشحنات الصاعدة من أعلى الأبنية هي أول ما يقابل الومضة المتدرجة الهابطة لتكمل المسار بين السحابة والأرض. عندئذ تسرع الشحنات السالبة هابطة إلى الأرض متبعة نفس مسار الشحنات الموجبة الصاعدة. وتهبط الشحنة السالبة الأقرب إلى الأرض أولا تتبعها الشحنات السالبة من ارتفاعات أعلى، وتكون عملية حركة التيار الصاعد هي الضربة المرتجعة التي تتبع الضوء الذي يلحقه الناس في ومضة البرق. ولكن نظرًا للسرعة العالية للتيار فإننا لا نستطيع إدراك اتجاه الحركة إلى أعلى. وقد تنتهي ومضة البرق بضربة مرتجعة واحدة. ولكن في معظم الحالات تعمل الرائدات السهمية للبرق -والتي تشبه الرائدات المتدرجة - شحنات سالبة أكثر، وتهبط بها من السحب خلال المسار الرئيسي الذي اتبعته الضربة السابقة. ويتبع كل رائدة سهمية ضربة مرتجعة. وفي المعتاد تتكرر عملية الرائدة - الضربة، ثلاث أو أربع مرات في كل ومضة، وأحيانًا تحدث أكثر من ٣٠ مرة. ويرى الناس أحيانًا الضربات المتفردة لكل ومضة، وفي هذه الحالة يبدو البرق متعرجًا.
أشكال البرق
يظهر البرق على هيئات مختلفة، فومضة البرق الواحدة تظهر في أشكال مختلفة، ويعتمد ذلك على موقع المشاهد بالنسبة لها. وتتضمن الأشكال الرئيسية للبرق: البرق الشوكي والبرق الخطي والبرق الخرزي وبرق السلسلة. والبرق الشوكي هو ومضة تتفرع منها فروع متعددة للضربة، أما البرق الخطي فهو ومضة تضيء خطأ وحيدًا متعرجًا، بينما يبدو البرق الشريطي على هيئة خطوط متوازية من الضوء، تتكون عندما تفصل الرياح ضربات الومضة، والبرق الخرزي أو برق السلسلة هو ومضة تتكسر فتصبح خطأ من النقاط أثناء تلاشيها.
الصواعق والبرق اللوحي، ليسا في الحقيقة أشكالاً
منفصلة للبرق رغم ظهورهما مختلفة في بعض الحالات.
يظهر البرق الكروي كثيراً في ليالي الصيف، ويبدو كأنه
يحدث بدون رعد. وفي حقيقة الأمر يحدث البرق بعيداً
جداً عن المشاهد، بحيث لا يسمع المشاهد الرعد المصاحب.
ويشعر الناس بأن ما يبدو من بعيد مثل البرق الحراري، ماهو
إلا عاصفة رعدية عادية. ويظهر البرق اللوحي على صورة
إضاءة جزء من السماء. ولكنه ضوء تحجبة الغيوم إما
بعيداً جداً عن المشاهد أو تحجبها السحب عن الرؤية.
ويوجد شكل آخر من أشكال البرق يسمى البرق
الكروي يختلف كثيراً عن البرق العادي. فالبرق الكروي
يظهر على شكل كرة متوهجة متعددة لعدة ثوانٍ قبل
أن تختفي. وقد سجلت رؤيته أثناء العواصف الرعدية،
عقب حدوث البرق العادي. ويوصف هذا البرق بأنه
كرة لونها أحمر أو أصفر أو برتقالي يصل حجمها إلى
حجم الليمون الهندي. وهناك إفادات عن رؤيته طافيا
على سطح الأرض وداخل المنازل والمطائر والطائرات.
ولا يعلم أحد كيفية أو سبب حدوث البرق الكروي أو
مكوناته.
ويشبه الضوء المتوهج السمي وهج القديس إيلمو
البرق الكروي في بعض النواحي. وينتج لهب القديس
إيلمو عن تفريغ كهربائي من جسم حاد الطرف أثناء
العواصف الرعدية. ويظهر أحياناً حول الطائرات وصواري
المراكب الشراعية والأبراج وقمم الأشجار.
الوقاية من البرق
يصيب البرق الكرة الأرضية حوالي 100 مرة كل ثانية.
ويمكن للناس تجنب الصعق بالبرق، وذلك باتباع إجراءات
السلامة الآتية، خاصة أثناء العواصف الرعدية ومنها:
- اللجوء إلى منزل أو مبنى كبير للحماية. والبقاء داخل
سيارة مغلقة يكون آمناً، ولكن البقاء داخل سيارة
مكشوفة غير آمن. وعدم لمس أي شيء معدني داخل
السيارة.
- عدم استخدام الهاتف إلا في حالات الطوارئ فقط.
- إذا فاجأك البرق وأنت في منطقة مكشوفة فاجلس على
الأرض.
- لا تقف بالقرب من شجرة عالية أو تحتها أو أي شيء
معزول في منطقة مكشوفة.
- لا تكن بارزاً فوق مستوى الأفق بالوقوف على قمة تل
أو في حقل مكشوف.
- ابق خارج الماء وبعيداً عنه.
ابق بعيداً عن المتحركات المعدنية المكشوفة مثل الدراجة
وكاركة (عربة) الجولف، وآليات المزارع والدراجات
البخارية.
إذا كنت في غابة فخذ الحماية تحت الشجيرات
القصيرة أو مجموعة من الأشجار متماثلة الارتفاع.
يجب معالجة الشخص الذي يصيبه البرق باستخدام
الإنعاش القلبي الرئوي وهي طريقة من طرق التنفس
الصناعي وتنشيط الدورة الدموية. انظر: الإسعافات
الأولية.
تساعد الأقطاب المعدنية المسماة موصلات البرق في
حماية الأبنية من البرق. ويتم وضعها على قمم الأبنية
وتوصيلها بسلك ينتهي بصفيحة تدفن داخل التربة.
تجذب هذه الأقطاب البرق، وتوجه الكهرباء المصاحبة
عبر السلك لتنتهي إلى التربة الأرضية بسلام. انظر:
مانعة الصواعق.