دانلود تحقیق صاعقه

نوری خیره کننده و صدایی مهیب و کوبنده; معمولا این ها تنها شاخصه هایی هستند که ما از پدیده ای به نام «صاعقه»، که حتما شما هم تا به حال به خاطر آن وحشتزده از خواب بیدار شده و یا اگر هم خواب نبوده اید، حسابی یکه خوردید، می شناسیم.

اسم هایی که ساکنان مناطق مختلف روی این پدیده گذاشته اند نیز اغلب برگرفته از همین دو محصول «صاعقه» است; مثلا شیرازی ها می گویند; «غره تراق»، تهرانی ها; «رعد و برق»، افغانی ها; «تانا»، اروپایی ها; «تندر»و...

اما به راستی ماهیت اصلی این نورخیره کننده و صدای مهیب و کوبنده یا همان «صاعقه» چیست و چگونه رخ می دهد؟

در پاسخ به این سوال ها باید گفت که انسان ها در طول تاریخ، به دلیل عدم آگاهی علمی از پدیده های طبیعی، بعضا تعاریف عجیب و غریب و به اصطلاح امروزی خرافی بسیاری در این رابطه ها ارائه کرده اند، که درباره «صاعقه» نیز صدق می کند.

اما پاسخی که امروزه علم مدرن درباره این پدیده طبیعی به ما ارائه می کند، چنین است: «هنگام طوفان یا حرکت بادهای بزرگ، بار الکتریکی زیادی در ابرها ذخیره می شود و به اصطلاح ابرها باردار می شوند.

بدین ترتیب ابر تبدیل به یک منبع انرژی بسیار عظیم می شود که بر فراز آسمان در حرکت است.

این ذخیره انرژی آنقدر ادامه پیدا می کند تا ابر از انرژی الکتریکی اشباع شده و در اولین فرصت ممکن، انرژی خود را تخلیه می کند.

معمولا بهترین محل برای این تخلیه زمین است، زیرا زمین آنقدر بزرگ است که هرگز از الکتریسیته اشباع نمی شود.

بنابراین ابر ابتدا هوای اطراف خود را با «یونیزه کردن» مستعد عبور جریان برق کرده، سپس انرژی خود را از میان هوای یونیزه شده عبور داده و در زمین تخلیه می کند.

و بدین ترتیب وقتی بار الکتریکی انباشته شده در ابرها، تخلیه می شود و به صورت یک قوس الکتریکی به زمین برخورد می کند; صاعقه اتفاق می افتد.» «صاعقه»، یکی از قدرتمندترین، خطرناک ترین و عجیب ترین پدیده های طبیعی است پدیده ای با میلیاردها «وات» انرژی و اثراتی متعدد و باورنکردنی مانند; تولید هزاران درجه حرارت، تولید گازهای مسموم، ایجاد امواج نیرومند و...

«صاعقه»، ویژگی های منحصربفردی دارد که آنها را در هیچ رخداد طبیعی دیگری نمی توان یافت.

ویژگی هایی که عمدتا از الکتریسیته خاص صاعقه نشات می گیرند.

مهم ترین این خصوصیات عبارتند از: «ولتاژ صاعقه»، «جریان صاعقه»، «قدرت صاعقه»، «سرعت صاعقه» و «دفعات تکرار صاعقه.» ● ولتاژ صاعقه «ولتاژ صاعقه»، معمولا بین ۱۰تا۲۰میلیون ولت در نوسان است و بعضا تا یکصدمیلیون ولت هم افزایش پیدا می کند.

بزرگی این رقم وقتی بهتر درک می شود که آن را با برق شهر(۲۲۰ ولت) مقایسه می کنیم.

به عبارت دیگر ولتا ژ صاعقه آنقدر زیاد است که می تواند بر مقاوت بسیار زیاد هوا در برابر عبور جریان برق، غلبه کرده و از آن بگذرد!

● جریان صاعقه «جریان صاعقه»، در حدود ۱۰هزار آمپر شدت دارد.

اما این مقدار همیشگی نیست و گاه تا ۲۰۰هزار آمپر هم می رسد.(کنتور منازل حداکثر ۲۵آمپر را از خود عبور می دهد( ط قدرت صاعقه «صاعقه» به طور معمول حدود ۱۰۰میلیارد وات انرژی تولید می کند!

و می تواند این مقدار را تا ۱۶۰۰۰میلیارد وات نیز بالا ببرد!

نیرویی که در هیچ کجای دیگر یافت نمی شود.

● سرعت صاعقه «صاعقه» با تمام نیروی عظیم خود تنها در یک لحظه خود را از ابرهای آسمانی به زمین می رساند.

مشاهدات و محاسبات دقیق سازمان فضایی آمریکا(ناسا) نشان می دهد که تخلیه الکتریکی ابرها معمولا در مدت زمانی کمتر از چندصدم تا چندهزارم ثانیه رخ می دهند.

«صاعقه» گاه می تواند تا ۴۰هزارکیلومتر در ثانیه سرعت بگیرد!

یعنی می تواند در یک ثانیه ۲۰بار مسیر رفت و برگشت تهران تا مشهد را طی کند.

● تکرار صاعقه در یک محدوده مشخص وقتی در منطقه ای صاعقه روی می دهد، این احتمال هست که صاعقه چندین بار دیگر نیز به آن حوالی برخورد کند اما نمی توان تعداد دقیق آن را تعیین کرد.

با این وجود می توان گفت در مناطق کویری و کوهستان های مرتفع، احتمال برخورد پی درپی صاعقه بیش از دیگر مناطق است.

همچنین برخی از نقاط کره زمین، صاعقه خیزتر از جاهای دیگر هستند.

امروزه ماهواره های هواشناسی با عکسبرداری های دقیق و مداوم از تمام کره زمین، دفعات بروز صاعقه را در نواحی مختلف شمارش می کنند.

این شمارش نشان می دهد که مناطق قطبی با میانگین ۳بار صاعقه در ساعت، کم ترین و رشته کوه آلپ با ۱۰۰۰صاعقه در ساعت، بیشترین آمار بروز صاعقه را دارد.

مناطق هیمالیایی هم از جمله سرزمین های صاعقه خیز جهان محسوب می شوند.

همچنین کوه های البرز در ایران و کوه های هندوکش در افغانستان نیز از مناطق پرصاعقه جهان هستند ● دیگر تولیدات صاعقه صاعقه علاوه بر پیامدهای مشهودی چون نور و صدا، بسیاری تولیدات دیگر نیز دارد که برخی از آنها خطرناک و بعضی دیگر تنها پدیده هایی جالب توجه و عجیب هستند.

از جمله تولیدات صاعقه می توان; حرارت، نور، صدا، موج، گاز، برق زمینی(ولتاژ گام)، خلا» و...

را نام برد.

▪ حرارت: عبور جریان برق از هر جسمی حرارت تولید می کند، حال هرچه مقدار جریان برق و مقاومت آن جسم در برابر عبور جریان برق بیشتر باشد، حرارت تولید شده هم بیشتر است.

«صاعقه» نیز هنگام شکافتن هوا و پس از آن، هنگام برخورد با زمین حرارت تولید می کند که با توجه به جریان هزاران آمپری آن، مقدار این گرما بسیار زیاد است.

«صاعقه» در زمان برخورد با زمین ۲۰۰هزار درجه سانتیگراد گرما تولید می کند.

این مقدار حرارت می تواند یک آجر نسوز را ذوب کند!

البته این رقم همیشه یکسان نیست و با توجه به جنس خاک، میزان رطوبت آن و سایر عواملی که مقاومت زمین را در برابر جریان برق، کم یا زیاد می کند متفاوت است.

در نظر داشته باشید که زمین در برابر جریان عادی برق بسیار مقاوم و کاملا عایق(نارسانا) است و تنها جریان های فوق العاده زیادی مانند صاعقه می توانند از زمین عبور کنند.

حرارت حاصل از صاعقه می تواند انسانی را در یک لحظه به ذغال تبدیل کند یا مشتی از خاک را با ذوب کردن به سنگ تبدیل کند و یا درخت تنومندی را به آتش بکشد.

▪ نور: همانطور که گفته شد صاعقه یک قوس الکتریکی یا به عبارت دیگر یک جرقه بسیار بزرگ است و با شکافتن ملکول های هوا نور تولید می کند.

نوری که صاعقه تولید می کند از فاصله ۱۰۰کیلومتری قابل رویت است.

این نور می تواند تا شعاع چند کیلومتری اطراف خود را روشن کرده و کسانی را که از نزدیک آن را ببینند به طور موقت یا دائم کور کند.

▪ صدا: صدا از پیامدهای همیشگی صاعقه است.

این صدا بر اثر شکافته شدن هوا ایجاد می شود و در حقیقت صدای انفجار ناشی از برخورد صاعقه است.

صدای صاعقه همیشه چند ثانیه پس از دیده شدن برق آن به گوش می رسد; علت این مساله بیشر بودن سرعت نور به نسبت سرعت صوت است.

یعنی هرچند صدا و نور صاعقه همزمان تولید می شوند اما ما اول نور صاعقه(برق) را می بینیم، بعد صدای آن(رعد) را می شنویم.

سرعت نور ۳۶۰هزار کیلومتر در ثانیه و سرعت صوت۳۳۰متر در ثانیه است.

▪ موج: همانطور که گفته شد صاعقه را می توان نوعی انفجار نیز محسوب کرد، خصوصا وقتی به زمین برخورد می کند.

بنابراین صاعقه هم موج انفجار تولید می کند، موجی که گاه می تواند انسانی را به هوا پرتاب کند.

▪ گاز: شاید یکی از عجیب ترین پیامدهای صاعقه، تولید گاز باشد و بیشتر تعجب می کنید وقتی که بدانید این گاز «اوزون»است.

همان گازی که با قرار گرفتن در لایه های بالایی جو، سدی در برابر تشعشعات زیان بار کیهانی ایجاد می کند.

«اوزون»، در حقیقت همان اکسیژن است ولی به جای دو اتم، دارای سه اتم اکسیژن است.

مولکول اکسیژن به علت مشکلات پیوندی نمی تواند به راحتی به صورت ۳ اتمی درآید و به همین دلیل مقدار گاز اوزون در طبیعت بسیار محدود است اما صاعقه اینکار را به زور و اجبار انجام می دهد و اتم های اکسیژن را سه به سه به هم پیوند می زند و «اوزون» تولید می کند.

«اوزون» برخلاف اکسیژن یک گاز سمی است و تنفس آن می تواند خطرناک باشد.

برق زمینی(ولتاژگام): برق زمینی یا «ولتاژگام» یکی دیگر از عواقب خطرناک صاعقه است.

برق زمینی، جریانی است که پس از وقوع صاعقه، برای لحظاتی در زمین باقی می ماند تا جذب زمین شده و یا تبدیل به گرما شود.

«ولتاژگام» در زمین حرکت می کند اما مسیر حرکت مشخصی ندارد.

معمولا قسمت عمده برق زمینی در اعماق فرومی رود اما اگر سطح زمین مرطوب، دارای بستر سنگی یا پوشید از خاک مناسب یا علفزار باشد، ترجیح می دهد که روی سطح زمین و در جهات مختلف، حرکت کند.

این پدیده را «ولتاژگام» می نامند زیرا با وارد کردن برق از راه گام های شخص(پاهای او)، باعث برق گرفتگی او می شود.

«ولتاژگام» تا شعاع چندین متر در اطراف محل اصابت صاعقه پراکنده شده و اشخاصی که در مسیر حرکت او قرار گرفته باشند را دچار برق گرفتگی می کند.

اینکه ولتاژگام دقیقا چقدر برد دارد قابل محاسبه نیست و به میزان رسانایی خاک آن محل بستگی دارد ولی به ندرت دیده شده برق زمینی بیشتر از ۱۰۰متر در سطح زمین پیش برود.

«ولتاژگام»، مختص صاعقه نیست و در حوادث صنعت برق، مواردی مانند افتادن کابل های فشار قوی برق بر روی زمین نیز ایجاد می شود.

البته به طور حتم «ولتاژگام» ناشی از صاعقه بسیار قوی تر است.

آذرخش یا رعدوبرق یک تخلیه ی الکتریکی شدید و بسیار سریع در هواست و همین تخلیه الکتریکی است که نور و صدا تولید میکند.پیش از ایجاد رعدوبرق ابرها طی فرایندهایی بشدت باردار میشوند که این بار معمولا مثبت است, روی سطح زمین بار منفی القا میکند و به این ترتیب مجموعه ی ابر هوا و زمین به یک خازن بسیار بزرگ تبدیل میشود که لحظه به لحظه بارشان بیشتر میشود و بنابراین اختلاف پتانسیل دو قطب ان در حال افزایش است.

بالاخره مقدار این بار الکتریکی انقدر زیاد میشود که اختلاف پتانسیل بین ابر و زمین به 10 تا 100 میلیون ولت میرسد.

میدان الکتریکی حاصل از چنین اختلاف پتانسیلی میتواند هوا را با اینکه در حالت عادی نارساناست در یک سیر خاص یونیزه و انرا به رسانا تبدیل میکند.به محض اینکه چنین سیری از مولکولهای یونیزه رسانا از ابر تا زمین ایجاد شود بارهای الکتریکی به طرف هم حرکت میکنند و در عرض یک ده هزارم ثانیه جریان وحشتناکی در حدود 30 هزار امپر از هوای یونیزه میگذرد.اما هر جریانی ضمن عبور از ماده با مقاومت اتمهای ان روبرو میشود و این مقاومت بخشی از انرژی الکتریکی را به گرما تبدیل میکند.

با استفاده از اصول اولیه الکترومغناطیس میتوانید تخمین بزنید این جریان در ولتاژ 10 میلیون ولت توان گرمایی در حدود 100 میلیارد وات دارد.چنین توانی حتی در مدت زمان ناچیز - یک ده هزارم ثانیه - میتواند گرمایی در حدود 10 میلیون ژول ایجاد کند این گرما باعث میشود دمای هوا در مسیر اذرخش به 30 هزار درجه سانتی گراد برسد اگر کمی با قوانین حاکم بر گازها اشنایی داشته باشید می بینید که این تغییر ناگهانی دما (از حدود 300 کلوین به 300 هزار کلوین) حجم هوا را 100 برابر میکند و این یعنی یک انفجار واقعی انبساط سریع و شدید هوا یک موج ضربتی shock waveدر هوای اطراف ایجاد میکند که با سرعت صوت و به شکل تندر یا رعد به گوش شما میرسد.

این از بخش صوتی ماجرا,اما گرمای ایجاد شده غیر از انبساط بلاهای دیگری هم سر مولکولهای هوا میاورد.لامپ معمولی را به یاد بیاورید (لامپ نئون مثال بهتریست) یک جریان نه چندان زیاد از رشته تنگستن میگذرد و دمای ان را به بیش از 2000 درجه میرساند .این دما انرژی لازم برای بر انگیختگی اتمهای فلز را فراهم میکند.اتمها بر انگیخته میشوند و در بازگشت انرژی اضافی را به صورت فوتونهای نوری ازاد میکند و به این ترتیب رشته تنگستن روشن میشود.در اذرخش هم چیزی شبیه این ماجرا اتفاق می افتد:جریان شدیدی از هوا میگذرد ان را گرم میکند و به تابش وا میدارد و تابشی که یک مسیر نورانی بین ابر و زمین ایجاد میکند.حالا میتوانید تصور کنید اگر هوا نبود رعدوبرق به چه روزی می افتاد؟

رعد و برق قادر است صدماتی جدی وارد آورد، می‎تواند به راحتی انسان و یا حیوان را از پای درآورد، زیرا از جریان الکتریکی بسیار بالایی برخوردار است که مدت آن کم بوده ولی قدرت آن زیاد است.

براساس مطالعات و بررسی‎های به عمل آمده توسط متخصصین امر تعداد رعد و برق در هر لحظه در سراسر دنیا بین 1500 تا 2000 بار می‎باشد.

به عبار دیگر حدود 6000 جرقه الکتریکی در هر دقیقه در دنیا زده می‎شود.

یکی از خطرناک‎ترین ورزشها که برق‎زدگی را آسان می‎کند، شنا در محیط باز است.

شدت جریان الکتریکی در رعد و برق ممکن است بین 10000 تا 40000 آمپر باشد (درحالی که حداکثر شدت جریان قابل تحمل معمولاً ازچند صد متر متجاوز نمی‎کند).

تخلیه بار الکتریکی از یک ابر به ابر دیگر و یا به زمین بوجود می‎آید، می‎تواند قلب انسان را از کار بیاندازد، شش‎ها را پاره کند، مغز و سایر ارگان‎های حیات بدن را از بین ببرد و سبب سوختگی‎های جدی در بدن شود.

هوایی که نور برق از میان آن می‎گذرد به شدت گرم می‎شود.

جریان الکتریکی شدید میزان حرارت هوا را در کانالی که برق از آن عبور می‎کند برای مدت یک میلی‌ثانیه و یا کنرت از 30000 درجه سانتیگراد بالا می‎برد.

هوایی که به طور ناگهانی این میزان گرم می‎شود به سرعت منبسط شده و ضربه‎ای به هوای اطراف می‎زند و امواجی را با فشار بین 10 تا 30 اتمسفر بوجود می‎آورد.

اغلب فلزاتی که به عنوان وسایل زینتی به کار می‎روند مانند گردنبند و دست بند نیز می‎توان هنگام رعد و برق خطرناک باشند.

در موقعی که رعد و برق شدید رخ می‎دهد بهترین کار برای حفظ سلامتی این است که هر نوع وسیله فلزی که در دست دارید را فوراً رها کنید و از ریسک کردن بپرهیزید.

در هنگام بروز صاعقه 1.

نترسید (احتمال خطر پایین است) و آرامش خود را حفظ نمایید.

2.

از درختان، تپه‎ها، تیرک‎ها، طناب رختشویی، سیم برق هوایی، لوله‎های فلزی آب دور شوید.

(ایستادن زیر درخت روی تپه هنگام صاعقه خطرناک‎ترین اقدام است).

3.

اگر درون آب در حال شنا یا اسکی روی آب هستید و یا روی شناوری مثل قایق هستید، فورا خود را به خودخشکی برسانید و از آب بیرون بیایید.

4.

درون اتومبیل، اتوبوس، یک ساختمان یا ایستگاه قطار زیرزمینی بروید ولی به اشیاء فلزی دست نزنید.

5.

به اشیاء فلزی (از قبیل دوچرخه، نرده‎های آهنی، قلاب‎های ماهی‎گیری، لوازم فلزی خانه و واگن‎های قطار) دست نزنید.

6.

اگر از خانه بیرون هستید در محلی باز – بدون درخت – به حالت خمیده دست را روی زانوهای خود قراردهید و باقی بمانید (در نقاط مرتفع پناه نگیرید) 7.

سعی کنید در خانه بمانید.

8.

اگر لباس‎های شما خیس است از وارد آمدن صدمات جدی جلوگیری شود.

9.

اگر هنگام رعد و برق، احساس کردید که موهای سر یا دست‎های شما سیخ شده و یا از سنگ‎ها و تورهای فلزی اطراف خود صدای وزوز شنیدند فورا آن محل را ترک کنید.

10.

سعی کنید افراد برق زده را با کمک‎های اولیه و تنفس مصنوعی نجات دهید، چون احتمال نجات این اشخاص بسیار بالا است.

پدیده ی آذرخش در سیارات دیگر فضاپیمای اروپایی ونوس اکسپرس نشانه هایی از رخ دادن صاعقه در جو زهره یافته است ٬به این ترتیب به شرایط خاص این سیاره مانند حرارت وفشار بالا صاعقه نیز اضافه شده واز لحاظ صاعقه وتخلیه الکتریکی سیاره در کنار سیارات زمین مشتری و زحل قرار گرفته است..طی سه دهه گذشته دانشمندان همواره بیان می کرده اند که سیاره زهره دارای صاعقه در اتمسفرش می باشد- حتی در سال 1978 یکی از فضاپیماهای ناسا نشانه هایی از فعالیت الکتریکی گزارش نمود اما بدلیل تداخل امواج با امواج مصنوعی کسی نمی توانست با قاطعیت وجود آنرا تایید کند.

اکنون یک آنتن مغناطیسی ساخت اطریش که روی فضاپیمای ونوس اکسپرس نصب شده وجود صاعقه هایی را تایید کرده است که حتی احتمالا" از صاعقه های زمینی شدیدتر وفراوانتر هستند.اندازه گیری ها هرروز به مدت 2 دقیقه که فاصله فضاپیما تا سیاره به حداقل می رسیده انجام می شده است.

این یافته بسیار مهم است چراکه صاعقه می تواند خواص شیمیایی وترکیب جو را تغییر دهد واز این به بعد دانشمندان در مطالعه جو وآب وهوای زهره و ارائه تئوریهای جدید بعلاوه فضاپیماهایی که در آینده به آنجا سفر می کنندباید آنرا در نظر بگیرند.

صاعقه ها از نوع ابر به ابر بوده ودر ارتفاع 5 مایلی از سطح رخ می دهند.به دلیل اینکه غلظت جو زهره حدود 100 بار از جو زمین غلیظ تر بوده وآسمان ابرآلود است این صاعقه ها از سطح زهره پیدا نیستند.

نکته مهم این است که صاعقه می تواند موجب شکسته شدن مولکولهای جو واحیانا" ترکیب مجدد قطعات حاصله با مولکولهای دیگر جوی وتشکیل مولکولهای جدید بشود.فرآیندی که بنابه نظر بسیاری از دانشمندان می توانسته به شکل گیری حیات درزمین منجر شده باشد.

صاعقه های سیاره زهره از یک لحاظ با بقیه سیارات متفاوت است چراکه در آنجا صاعقه ارتباطی با ابرهای از جنس بخار آب ندارد بلکه همراه با ابرهای از جنس اسید سولفوریک است.

فضاپیما حدود 7 ماه دیگر که معادل 2 روز زهره ای است به مشاهدات خود از سیاره خواهد پرداخت.طی این مدت به جستجوی تابش احتمالی مادون قرمز ناشی از جریانات لاوا(مواد مذاب) در سیاره نیز خواهد پرداخت.در سال 2010 یک فضاپیمای ژاپنی بانام (Venus Climate Orbiter ) به سیاره رسیده و می توان به مقایسه داده ها پرداخت.

در حال حاضر در حدود 250 دانشمند ومتخصص اروپایی در پروژه ونوس اکسپرس همکاری دارند.علاوه بر این متخصصانی از ناسا ٬از ژاپن وروسیه نیز در آن مشارکت دارند.(عکسی که مشاهده می نمایید شکلی خیالی از صاعقه ها می باشد که توسط یک هنرمند ایجادشده است)