[kingstars18]

الهطل مقابل الحمل :

تقوم فرضية الهطل على ظاهرة تلاحظ في أثناء عمل رشاش الماء في الحديقة,


فقطيرات الماء الكبيرة تسقط بسرعة من التيار في حين يبقى ضباب من القطيرات الدقيق معلقاً في الهواء لتسوقه الريح بعيداً. وبطريقة مماثلة تعتبر فرضية الهطل أن قطيرات المطر وحبات البرد وحبات البرد الرخو (Gral Uple) (برد ذو حبوب صغيرة على هيئة كريات جليدية أقطارها بين المليمتر والسنتيمتر) في السحابة الرعدية تشدها جاذبية الأرض نحو الأسفل من خلال الهواء, فتمر بما هو أصغر منها من قطيرات الماء وبلورات الجليد التي تبقى معلقة, ويخمِّن الباحثون أن التصادمات بين الجسيمات المترسبة الكبيرة والضباب الرقيق من قطيرات الماء وبلورات الجليد, تنقل شحنة سالبة إلى الجسيمات الهاطلة (مثلما تنتقل الشحنات إلى الحذاء من السجادة) كما تنتقل بموجب مبدأ انخفاض الشحنة شحنة موجبة إلى الضباب, وعلى هذا فإذا صارت الجسيمات المرسّبة سالبة الشحنة فإن الجزء السفلي من السحابة سوف يجمع شحنة سالبة, ويجمع الجزء العلوي شحنة موجبة. ونقول عن ثنائي القطب أو (المزدوج الكهربائي) الذي يتشكل بهذه الصورة أنه موجب إذا كانت المنطقة الموجبة من السحابة تقع فوق المنطقة السالبة.
أما فرضية الحمل فهي أعقد قليلا, والشيء المثيل لها هنا هو مولِّد فان دي كراف (Van De Graff) المعروف. ففي جهاز كهذا ترش الشحنات الموجبة أو السالبة على سير (Belt) مطاطي متحرك فينقل الأيونات إلى طرف (Terminal) عالي الفولتية. ويفترض نموذج الحمل وجود مصدرين خارجيين يزوِّدان السحابة بالشحنات الكهربائية. المصدر الأول هو الأشعة الكونية التي تصدم جزيئات الهواء فوق السحابة يؤينها (أي تفصل الشحنات الموجبة عن الشحنات السالبة). أما المصدر الثاني فهو الحقل الكهربائي الشديد قرب الأجسام ذات الحواف الحادة على سطح الأرض الذي يحدث فراغاً هالياً (Corona discharge) من الأيونات الموجبة,

[BIMG]http://fire.cfs.nrcan.gc.ca/images/lightning/chrg.gif[/BIMG]

وتنتقل هذه الأيونات إلى الأعلى بالهواء الدافئ الذي يعمل في أثناء صعوده بالحمل مثل سير مولد دي كراف. وتجذب هذه الأيونات بعد بلوغها طبقات السحابة العليا. الأيونات السالبة التي ولدتها الأشعة الكونية فوق السحابة. فتدخل الأيونات السالبة السحابة وتلتصق بسرعة بقطيرات الماء وبلورات الجليد مكونة بذلك (طبقة هائلة) سالبة الشحنة. ووفقاً لهذه الفرضية تنتقل بعدئذ التيارات الهوائية الهابطة عند حد البنية الموجبة لثنائي القطب.
[BIMG]http://fire.cfs.nrcan.gc.ca/images/lightning/nonind.gif[/BIMG]

ومع أن الهطل والحمل يشاهدان في كل السحب التي تحدث البرق (وفي الواقع هاتان الظاهرتان غير قابلتين للفصل في السحب الكبيرة) يرى المرء أن فرضية الهطل الأولية (البسيطة) لا تلجأ إلى الحمل, وأن فرضية الحمل لا تستعين بالهطل, وقد قام الفارق بين هذين النموذجين بدور مهم في توجيه الباحثين نحو إدراك الدورين الخاصين بالهطل والحمل في كهربة السحب, إلا أن الأرصاد التي تمّت على مدى الخمسين عاماً الماضية قدمت الدليل على أن البنية الأساسية للسحب الرعدية ليست ثنائية القطب وإنما ثلاثية القطب, فهناك منطقة رئيسية سلبية الشحنة في المركز ومنطقة فوقها موجبة الشحنة, ومنطقة تحتها موجبة الشحنة أيضاً, ولكنها أصغر من التي فوقها. وأبرز سمة للطبقة الرئيسية السالبة الشحنة هي أن لها شكل الفطيرة, أي أن سمكها العمودي أو الرأسي يقل عن الكيلو متر. غير أنه يمكن أن تمتد أفقياً عدة كيلو مترات أو أكثر. وتكون على ارتفاع 6 كلم حيث درجة الحرارة قريبة من (-250م ) ويمكن لأطوار الماء الثلاثة (الجليد, السائل, البخار) أن توجد جنباً إلى جنب في الظروف السائدة هناك. وتصادف أشد الحقول الكهربائية في السحابة الرعدية عند الحدود العليا والدنيا للطبقة الرئيسية السالبة الشحنة.



وتكون كثافة الشحنات الموجبة في الطبقة العليا أقل من كثافة الشحنات السالبة في الطبقة السفلى. فقد تمتد عمودياً بضعة كيلومترات, أي بمقدار ارتفاع السحابة نفسها, وفي مقابل ذلك تكون المنطقة السفلية الموجبة الشحنة من الصغر بحيث تهيمن الشحنة الرئيسية السالبة على الحقل الكهربائي عند سطح الأرض في أحوال كثيرة.
ولقد كونت التيارات الهوائية الهابطة في العواصف الرعدية قلقاً متنامياً طوال العقد المنصرم للمهتمين بشؤون السلامة في الملاحة الجوية, ويعتقد أن التيارات الهوائية الهابطة الشديدة على نحو استثنائي التي سميت بالانفجارات الميكروية (Micro bursts) قد سببت كوارث عدة لطائرات الخطوط الجوية التجارية. وبينت دراسات حديثة للعواصف الرعدية المستقرة أن هذه التيارات الهوائية الهابطة تعقب ذروة التيار الهوائي الصاعد, والنهاية العظمى لفاعلية البرق ضمن السحابة تقدر بـ 5 - 10 دقائق, كما أن التيارات الهوائية الهابطة مرتبطة بالهطل الكثيف الذي ينتج عندما يفقد التيار الهوائي قوته فجأة.

[BIMG]http://fire.cfs.nrcan.gc.ca/images/lightning/chrg.gif[/BIMG]

وبينت القياسات أيضاً أن الحقل الكهربائي عند سطح الأرض يقاس اتجاهه في الوقت المذكور فيصبح متجهاً إلى الأسفل بعد أن كان متجهاً إلى الأعلى, كما بينت أن شحنات الهطل موجبة مما يوحي بأن الطبقة السفلية الموجبة الشحنة من السحابة قد نقلت إلى الأرض أثناء الطور الانفجاري المايكروي للتيار الهوائي الهابط, ويمكن لسرعة حدوث البرق ضمن السحابة وانعكاس جهة الحقل الكهربائي على السواء أن ينفعا في تحذير مراقبي حركة المرور الجوية من الأحوال السطحية المنطوية على مخاطرة.[BIMG]http://fire.cfs.nrcan.gc.ca/images/lightning/FWxEF.gif[/BIMG]