الشحن بالغبار والرمال والثلوج المثارة
المؤلف:
جيرل ووكر
المصدر:
سيرك الفيزياء الطائر
الجزء والصفحة:
ص658
2025-09-14
221
كيف يمكن للثلج المثار أن يُكهرب سياجًا سلكيًّا؟ في بعض الأحيان، يجمع سياج سلكي طويل كميةً كبيرة من الكهرباء، لدرجة أن الشخص الذي يلمسه يتلقى صدمة كبيرة، وقد يصل به الأمر إلى أن يسقط أرضًا.
عندما تثير الرياح الغبار أو الرمال أو الثلوج بشدة، كما في عواصف الغبار والدوامات الترابية والأعاصير، لماذا تُشحن المواد بشحنةٍ عالية؟ في حالات قليلة نظر فيها الناس داخل قمع إعصار وعاشوا ليحكوا ما حدث، وصفوا باطنا مضاءً بضوء متلألئ، يخالطه تفريغات طويلة للشحنات.
ما السبب وراء أمثلة الكهربة العديدة هذه؟
الجواب: إن العملية التي تصبح بها الثلوج المثارة مشحونة ليست مفهومة تماما بالنسبة لنا، لكن ها هي الطرق الرئيسية: إذا تصادمت بلورتان متعادلتان كهربيًّا لهما درجتا حرارة مختلفتين تصبح البلورة الأدفأ مشحونة بشحنة سالبة، وتصبح البلورة الأبرد مشحونة بشحنة موجبة. وإذا كان طرفا بلورة ثلجية متعادلة كهربيًّا مختلفين في درجة الحرارة، يكون الطرف الأدفأ مشحونا بشحنة موجبة، والطرف الأبرد مشحونا بشحنة سالبة؛ ومِن ثَمَّ، فإذا كُسرت البلورة الثلجية في أحد التصادمات، فإن القطعتين تفترقان، وكلتاهما تحمل شحنةً ذات إشارة مخالفة للأخرى. وبمجرد شحن البلورات، فإنه يمكنها شحن السياج عبر لمسه. بشكل عام، فإن الغبار الذي يُثار في الهواء نتيجة عاصفة أو دوامة ترابية (زوبعة) أو إعصار، يصبح مشحونا عبر الاتصال بينه وبين الأرض وحبيبات الغبار الأخرى (يكفي الاتصال بين جسمين لجعل الإلكترونات تنتقل من جسم إلى الآخر)، ويعتمد كون الغبار مشحونا بشحنة موجبة أو سالبة، على طبيعة كلٌّ من الغبار والأرض. في بعض الحالات، يفقد الغبار إلكترونات حينما يلمس الأرض؛ ومِن ثُمَّ يصبح مشحونا بشحنة موجبة، وفي حالات أخرى يكتسب الغبار إلكترونات؛ ومن ثُمَّ يصبح مشحونا بشحنة سالبة. وبمجرد أن محمولاً في الهواء، يمكن أن تتبادل حبيبات الغبار الشحنات من خلال يصير التصادمات.
يمكن للدوامات الترابية على المريخ أن تكون أكبر بكثير من تلك التي على الأرض؛ ولذا قد تكون مشحونة بقدر أكبر بكثير. ومع ذلك، فهناك حد لمقدار الشحنة الذي قد تحمله دوامة ترابية. وها هو برهان ذلك بينما تزداد كمية الشحنة، يزداد أيضًا المجال الكهربي. عند سطح الدوامة الترابية. في نهاية المطاف يصبح المجال الكهربي قويا جدا، إلى حد أن السطح يبدأ في إطلاق الشرر (بمعنى آخر يبدأ التفريغ)، مما يستنزف إلكترونات السطح. وبمجرد الوصول إلى مرحلة إطلاق الشرر، فإن أي شحنة مكتسبة عبر حركة الدوامة الترابية، تُفقد فورًا على هيئة شرر.
لا يُشحَن الإعصار فقط عبر الغبار الذي يثيره، ولكن أيضًا بالشحنات الكهربية الموجودة في العاصفة الرعدية الكبيرة التي أنتجته؛ ولذلك فمن المرجح أن يكون الضوء الذي يُرى في أقماع الأعاصير ناتجا عن التفريغات بين جيوب الغبار المشحونة وبين الحطام. وبالإضافة إلى ذلك، قد تكون بعض الأضواء المصاحبة للإعصار مجرد برق عادي. ومع ذلك، فإن الفكرة القديمة القائلة إن الإعصار يسببه تدفق مستمر تقريبا للتيار بين السحب والأرض جرى التخلي عنها.
الاكثر قراءة في الكهربائية
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة
