چرا رعد و برق به صورت زیگزاگ حرکت می‌کند؟

رعد و برق می‌تواند آسمان را مانند یک فلاش بزرگ کاملاً روشن کرده و حتی اشکال مختلفی به خود بگیرد. اما اگر بخواهید تصویر یک رعد و برق را رسم کنید، مطمئناً آن را به‌صورت یک زیگزاگ خواهید کشید. اما چه چیزی به صاعقه‌ها این شکل شاخه‌مانند را می‌دهد؟ چرا رعد و برق به جای تخلیه در یک خط مستقیم بین ابرِ رعد و برق و زمین، در سراسر آسمان زیگزاگ می‌شود؟! برای پاسخ به این سوال با اروتک همراه باشید.

بسیاری از مکانیسم‌های رعد و برق همچنان یک راز باقی مانده است، اگرچه محققان مدتی است که شروع به بررسی دلیل کج بودن رعد و برق کرده‌اند. جان لوک، فیزیکدان دانشگاه استرالیای جنوبی و نویسنده اصلی مقاله‌ای که به مطالعه‌ و بررسی الگوی پلکانی رعد و برق می‌پردازد، می‌گوید: “ما همه چیز را در مورد بیشتر چیزهای روی زمین می‌دانیم، دانشمندان می‌توانند ماه گرفتگی یا خورشید گرفتگی را در کسری از ثانیه پیش‌بینی کنند. اما هنوز رازهای بزرگی در مورد رعد و برق وجود دارد.”

در مطالعه منتشرشده در دسامبر 2022 در مجله Physics D: Applied Physics، لوک و همکارانش نشان می‌دهند که الگوی زیگزاگ رعد و برق، ناشی از یک شکل بسیار رسانا از اکسیژن است که به‌طور نامنظم و حتی گاهی اوقات در فواصل طولانی به سمت زمین حرکت می‌کند.

او گفت که عکس‌های بسیار دقیق از رعد و برق نشان می‌دهد که قبل از صاعقه، الگوی هوای یونیزه‌شده‌ای (با بار الکتریکی) وجود دارد که از پایین یک ابرِ رعد و برق منشعب می‌شود. در بیشتر موارد، این الگوها آنقدر ضعیف هستند که با چشم غیرمسلح دیده نمی‌شوند. لوک ادامه داد که این الگوها هستند و نه رعد و برق نهایی که الگوی پلکانی و زیگزاگی را تشکیل می‌دهند.

هوا معمولاً به عنوان یک عایق عمل می‌کند، اما این الگوها مناطقی را با غلظت‌های بالایی از شکل خاصی از اکسیژن بسیار رسانا به نام “اکسیژن دلتای منفرد” (یعنی مولکول‌های اکسیژن با حالت انرژی کمتر از حد معمول) ایجاد می‌کنند. لوک گفت که هر “زیگ” (یا “زاگ”)، یک الگوی (یک “پله” حدوداً 50 متری) ناشی از تخلیه بار الکتریکی در چنین منطقه‌ای است.

او توضیح داد که میدان‌های مغناطیسی قدرتمند از آخرین مرحله، تقریباً فوراً مولکول‌های “اکسیژن دلتای منفرد” اضافی را از مولکول‌های “اکسیژن معمولی” موجود در جو تولید می‌کنند و غلظت این اکسیژن بسیار رسانا می‌تواند در همه جهات از جایی که مرحله به پایان می‌رسد منشعب شود.

این الگوها طی مراحل متوالی در حدود یک میلیونیم ثانیه تخلیه می‌شوند و هر کدام یک دوره “تاریک” زودگذر را دنبال می‌کند که در آن تصاویر به‌هیچ‌وجه تخلیه قابل‌رویت را نشان نمی‌دهند و در نهایت به زمین یا جسم بلند متصل به آن برخورد می‌کنند. او گفت که این ضربه منجر به “سکته برگشتی” مرئی (و بسیار بلند) رعد و برق برای حدود یک هزارم ثانیه می‌شود که در امتداد مسیر زیگزاگی اکسیژن دلتای منفرد بسیار رسانا حرکت می‌کند. الگوها در این مرحله توان خود را از دست می‌دهند و ناپدید می‌شوند.

لوک گفت که درک بهتر از نحوه عملکرد رعد و برق می‌تواند به سازه‌ها و افراد کمک کند تا از طوفان های تندری جان سالم به در ببرند. به عنوان مثال، ممکن است در نحوه قرار دادن و شکل میله‌های صاعقه بر روی اجسام بلند مانند ساختمان‌ها، دکل‌های رادیویی و روسازه‌های کشتی، تجدید نظر کنند.

از جمله سؤالات همیشگی در مورد رعد و برق این است که چه چیزی باعث ایجاد آن می‌شود. لوک گفت، در حال حاضر دانشمندان فرض می‌کنند که رعد و برق الکتریسیته ساکنی است که توسط حرکت ذرات یخ در ابرهای رعد و برق ایجاد می‌شود، اما ایده به‌صورت قطعی تایید نشده است!

منبع: Gsmarena