كھربائیة الجو

عندما یحصل التفریغ الكھربائي بسرعة من جسم مشحون إلى موصل على مقربة منھ دون أن یلامسھا، تقفز شرارة بین الجسمین. وكان العالم البریطاني ولیم وول في العام 1708 ، أول من علل ومیض البرق في السماء بأنھ شرارة من ھذا القبیل على نطاق واسع. بعد ذلك بحوالي خمسین عام أجرى العالم الأمریكي بنجامین فرانكلین تجربة لیحاول البرھنة على أن
التفریغ البرقي ناتج فعلاً عن الكھرباء. فعمد في أثناء عاصفة رعدیة، إلى تطیر طائرة ورقیة معلق بھا سلك معدني تتصل نھایتھ السفلى بخیط حریري أمسك بھ. وقد وصل فرانكلین بالخیط الحریري على مسافة امتداد ذراعھ مفتاحاً معدنی اً. ولدى مرور طائرتھ الورقیة عبر سحابة رعدیة قرب فرانكلین إصبعھا من المفتاح المعدني فقفزة شرارة عبر الفجوة بینھما. وفي كل مرة كانت تعبر طائرتھا سحابة رعدیة كان فرانكلین یحصل على الشرر عبر الفجوة بین إصبعھ والمفتاح. وأكد لھ ذلك أن السحب الرعدیة مشحونة بالكھرباء، وأن بعض ھذه الكھرباء یسري عبر الخیط الحریري المبتل إلى المفتاح المعدني، وأن تجمع الشحنة على المفتاح یسبب قفز الشرارة عبر الفجوة إلى إصبعھ.
[post_ad]
بالفعل كانت ھذه تجربة رائعة لكنھا مجازفة خطیرة ولاشك، ومن حسن حظ فرانكلین أنھ نجا، فقد حاول أحدھم إعادة
التجربة ذاتھا فمات مصعوقاً بشدة التفریغ. لكن مجازفة فرانكلین لم تذھب عبثاً ، فبعد تبیانھ أن البرق ھو تفریغ كھربائي راح یصمم وسیلة یقي بھا المباني المرتفعة من خطر الصواعق . والاختراع الذي طلع بھ ، وھو مانع الصواعق ، ھو استنتاج منطقي بسیط من تجربة الطائرة الورقیة . فقد ثبت قضیباً معدنیاً في أعلى المبنى ووصلھ بسلك إلى الأرض ، وھكذا فإنھ إذا ضربت صاعقة
المبنى اقتیدت الشحنة بأمان عبر السلك إلى الأرض. وقد خففت مانعات الصواعق كثیراً من أخطار الصواعق ومن الدمار الذي كانت تحدثھ. ومع ذلك فما زالت أخطار الصواعق ماثلة في العالم بحیث تقضي على حوالي العشرین شخصاً كل یوم!. وقد یحدث التفریغ البرقي بین سحابة وأخرى أو بین السحابة والأرض وفي كلا الحالتین یتم التفریغ في برقة واحدة تتألف عادة من خمسة إلى عشر متقاربة جداً عبر المسار نفسھ . ولما كان الفاصل الزمني بین الومضات والأخرى لا یتجاوز بضعة أجزاء من مئة من الثانیة فإن
الومضات المتقطعة تبدو للعین البشریة كبرقھ واحدة. وبفعل الحرارة الشدیدة الناتجة عن تفریغ تیار الشحنة یتمدد الھواء المجاور، وتكرار التمدد والتقلص الناتج عن تفریغ الومضات الخمس أو العشر یحدث أمواجاً ھي الرعد. ونحن نرى البرق أولاً ثم نسمع الرعد (مع أنھما یحدثان مع اً) لأن الضوء أسرع كثیراً جداً من الصوت. وتخلف سماع الرعد ثلاث ثواني عن رؤیة البرق یعني أن التفریغ قد حدث على وقد یرى أحیاناً على أطراف أجنحة الطائرات في أثناء العواصف الكھربائیة. فالسحب في ھذه العواصف تحمل في أسفلھا شحنات كھربائیة كثیفة تشحن أطراف الطائرات العابرة بالتأثیر ویتم التفریغ الكھربائي بین شحنة السحابة وشحنة الأطراف المخالفة بتوھج أزرق ساطع. وكانت ھذه الظاھرة تشاھد فوق صواري السفن الخشبیة وأطلق على ھذه الظاھرة اسم نار القدیس إلمو.
ومن التأثیرات التي تسببھا الصواعق أحیاناً ضرب شبكة التوزیع الكھربائیة .فأبراج حمل الخطوط المدببة العالیة مستھدفة لمثل ھذه التفریغات الكھربائیة وعندما تضرب الصاعقة أحد ھذه الأبراج أو الأعمدة تشتد الفولطیة إلى درجة تنھار معھا عوازل البرج بومیض توھجي شدید یذیب الأسلاك ، ولا بد حینئذ من قطع التیار الكھربائي عن ذلك الجزء من شبكة التوزیع إلى حین إصلاحھ .