hotchpotch/wikipedia-multilingual-ir-pairs huggingface dataset:
برق نظريات التشكل
في وميضٍ نمطيٍّ من السحاب إلى الأرض يتشكّل قائدٌ ثنائيّ الاتجاه بين منطقة رئيسية سالبة الشحنة وبين منطقة أسفلَ منها ذات شحنة موجبة في عاصفة السحابة الرعدية. تمتلئ المنطقة موجبة الشحنة بسرعة من القائد سالب الشحنة، ومن ثَمّ ينتشر باتّجاه الأرض المشحونة بالتحريض. تعمل قناتا قائد البرق الموجبة والسالبة بشكلٍ متعاكس الاتجاه، فالقائد الموجب يكون اتجاهه نحو الأعلى إلى السحاب، في حين أنّ القائد السالب يكون اتجاهه نحو الأرض. تعمل قناتا قائد البرق بشكلٍ متزامنٍ وعلى اتّجاهين متعاكسَين في عددٍ من الدفقات المفاجئة المتتابعة. عادةً ما يتشعّب قائد البرق أثناء نزوله على هيئة أغصان الشجر؛ بالإضافة إلى ذلك، فإنّ قائد البرق ينتقل بشكل متقطّع بعملية تسمى «تدرّج» (ملاحظة 2)؛ حيث يمكن أن يحدث هناك تفاوت جزئي بسيط في قيم الشحنة الكهربائية عبر مسار قناة البرق، لذلك تأخذ أحياناً شكلًا متعرّجًا. يمكن تتبُّع تلك الملاحظات المذكورة بواسطة كاميرات خاصّة تمكّن من تصوير فيديو بالحركة البطيئة. يقوم كلّ قائد بتجميع الشحن على الرأس مطلقاً بذلك قنواتٍ أخرى جديدة، والتي تقوم بالتجميع بشكل لحظي مجدّدًا من أجل زيادة تركيز الأيونات المشحونة، ثم ليقوم مجدّدًا بإطلاق قنواتٍ جديدة، وهكذا دواليك. يستمرّ القائد السالب بالانتشار والتشعّب كلّما تحرّك باتجاه الأسفل واقترب من سطح الأرض. تصف نظرية التخلّل ظاهرةَ الاتّصال العشوائي الملاحظَة أثناء تشكّل قائد البرق.
برق نظريات التشكل
يبلغ طول حوالي 90% من القنوات الأيونية في قائد البرق 45 متر تقريبًا. يتطلّب تشكّل القنوات الأيونية في قائد البرق زمنًا أطول نسبيًا (بضعة مئات من الملّي ثانية) بالمقارنة مع عملية التفريغ (عشرات من الميكرو ثانية). إنّ التيّار الكهربائي المُتطلَّبُ لتشكيل القناة له قيمة تتراوح بين عشرات إلى مئات الأمبيرات، والتي تتقزّم من قبل تيّارات متعاقبة أثناء عملية التفريغ الفعلية.
برق نظريات التشكل
ظهرت عدّة فرضيات لتفسير نشوء قنوات قائد البرق، افترضت إحداها أنّ وابلًا من الإلكترونات ذات سرعة مرتفعة نسبيًا يتشكّل من الأشعّة الكونية، والذي يتسارع لاحقاً بعمليّة تدعى «الانهيار الجامح» (ملاحظة 3). عندما تصطدم هذه الإلكترونات المتسارعة مع جزيئات الهواء المعتدلة تقوم بتأيّينها ممّا يولّد قائد البرق. يمكن من حيث المبدأ للأشعّة الكونية عالية الطاقة الصادرة عن المستعرات الأعظمية بالإضافة إلى الرياح الشمسية أن تدخل الغلاف الجوي وتشحن الهواء، ممّا يخلق مساراتٍ للبرق والصواعق. كان عالم الفيزياء والمناخ تشارلز ويلسون من أوائل من اقترح ذلك، إذ أنّ الإلكترونات المتهيّجة وفق تلك الطريقة يمكن لها من حيث المبدأ أن تزداد بشكلٍ أسّيٍ مطّردٍ تسلسليّ. تقول فرضيةٌ أخرى أنّ تشكّل قائد البرق يعود إلى حقولٍ كهربائيةٍ مُجمَّعةٍ من حقولٍ صغيرةٍ متشكّلةٍ بالقرب من قطيرات الماء أو بلّورات الجليد.
برق نظريات التشكل
عند اقتراب قائدٍ متدرّجٍ من الأرض يؤدّي وجود شحناتٍ معاكسةٍ على الأرض إلى زيادة شدّة الحقل الكهربائي. يكون الحقل الكهربائي على أشدّه في الأجسام المُؤَرَّضَة التي تكون قِمَمُها قريبةّ من قاعدة سحابة العاصفة الرعدية مثل الأشجار أو الأبنية العالية. إذا كان الحقل الكهربائي قويًّا بالشكل الكافي تتشكّل من تلك النقاط قناةٌ أيونيةٌ موجبةُ الشحنة تسمّى «لسانُ النور الصاعدُ للأعلى» (ملاحظة 4). كان «هاينز كازيمير» قد وضّح الأسس النظرية لهذه الظاهرة في خمسينات القرن العشرين.
مع اقتراب القائد سالب الشحنة تزداد شدّة الحقل الكهربائي الموضعي وتكون الأجسام المُؤرَّضة معرّضةً لظاهرة التفريغ الهالي، بحيث يمكن لها أن تتجاوز عتبةً معيّنة، وأن تشكّل لسانَ نورٍ صاعدًا للأعلى.
برق نظريات التشكل
عندما يتّصل قائدٌ هابطٌ إلى الأسفل مع قائدٍ متوفّرٍ صاعدٍ إلى الأعلى تحدث عمليّة تسمى «الارتباط» (ملاحظة 5)، بحيث يمكن أن يتشكّل ممرٌّ ذو مقاومةٍ كهربائيةٍ ضئيلة، ممّا يمكّن من حدوث عملية التفريغ الكهربائي. ساعدت تقنيّات التصوير السريع من الحصول على صورٍ وفيديوهات لعملية الارتباط بالإضافة إلى صورٍ مرئية لقائد برقٍ غير متّصل عند حدوث التشعّب.
عند الارتباط تتشكّل قناةٌ ناقلةٌ لتكون صلةَ وصلٍ بين منطقةٍ ذات شحنةٍ سالبةٍ فائضةٍ في سحابة العاصفة الرعدية وبين شحنةٍ موجبةٍ فائضةٍ في الأسفل، ويحدث هبوطٌ كبيرٌ في المقاومة على طول قناة البرق. في هذه الأثناء، ونتيجةً لذلك تتسارع الإلكترونات بشكلٍ كبير في منطقةٍ تبدأ من نقطة الارتباط وتتوسّع على طول شبكة القائد بسرعاتٍ تعادل أجزاءً من سرعة الضوء. تبدو هذه العملية لمراقبٍ على سطح الأرض على هيئة «ضربة مرتدّة» (ملاحظة 6)، والتي تكون أكثر أقسام وميض البرق ضياءً وملاحَظةً أثناءَ عمليّة التفريغ.
برق نظريات التشكل
يمرّ تيّارٌ كهربائيٌ كبيرُ الشدّة عبرَ قناة البلازما من سحابة العاصفة الرعدية إلى الأرض ويقوم بتعديل الشحنة الموجبة على الأرض عندما تقوم الإلكترونات بالسَرَيان من نقطة الضربة إلى المناطق المحيطة؛ ممّا يؤدّي في النهاية إلى حدوث فرقٍ في الجهد الكهربائي. بما أنّ الكهرباء تسري بالطرق الممكنة المُتاحة لها والأقلّ مقاومة؛ فإنّ جزءًا من تيّار الضربة المرتدّة يمرّ عبر قناةٍ ويخرج من الأخرى مُكهرِبًا الأشياءَ بما فيها الكائنات الحيّة الموجودة على الأرض، ويحدث ما يعرف باسم الصاعقة.
برق الخواص
يتطلّب تشكيل قنوات دليل البرق وحدوث عمليات التفريغ الثانوية حوالي 10 ميلّي ثانية (0.01 ثانية)؛ في حين أنّ عملية التفريغ الرئيسية تتمّ خلال 30 ميكروثانية فقط (0.00003 ثانية). تحتاج عملية تفريغ جديدة وسطياً إلى فاصلٍ زمنيٍّ بتراوح بين 30 - 50 ميلّي ثانية (0.03 - 0.05 ثانية).
وسطياً فإنّ سرعة البرق تتراوح بين عُشْر إلى ثلث سرعة الضوء، إذ تبلغ معدّل سرعة تيّارات الضربة المرتدّة حوالي 100 ألف كيلومتر/الثانية. وجد الباحثون في جامعة فلوريدا أنّ السرعات النهائية لومضات البرق أحادية الأبعاد من مجموع 10 ومضات تتراوح بين 1.0×105 و 1.4×106 م/ثا بمتوسّط مقداره 4.4×105 م/ثا. وهو ما تستطيع العين المجرّدة تتبُّعَه إلى حدٍّ ما في مرحلة تشكّل قائد البرق، فالسرعات تصل إلى 300 كيلومتر في الثانية وذلك يعادل واحد على الألف من سرعة الضوء.
برق الخواص
يمكن للبرق المتشكّل من السحاب إلى الأرض أن يكون إمّا سالباً أو موجباً. ففي البرق السالب تنتقل الشحنة الكهربائية السالبة إلى الأرض على شكل إلكتروناتٍ على طول قناة البرق؛ أمّا في حالة البرق موجب الشحنة فتنتقل الإلكترونات من سطح الأرض باتجاه الأعلى على طول قناة البرق تاركةً وراءَها شحنةً موجبةً على سطح الأرض.
إلّا أنّ أغلب البروق الملاحَظة هي سالبة الشحنة، فالبرق موجب الشحنة أقلّ شيوعاً، وهو يمثّل ما نسبته أقلّ من 5% من كافّة ضربات البرق والصواعق. تتشكّل أثناء البروق الموجبة كمّيّات ضخمة من موجات الراديو ذات التردّد متطرّف الانخفاض (ELF)).
برق الخواص
يختلف طول البرق حسب نوعه، فيبلغ متوسّط طول البرق السالب من 1 - 2 كم في المناطق المدارية؛ أمّا في المناطق الاستوائية فيتراوح طوله من 2 - 3 كم. بالمقابل فإن البرق الموجب له طول أكبر قد يصل إلى 10 كم، حيث يمتدّ من المناطق العليا للمزن الركامي. أمّا البرق بين السحاب فقد يتراوح طوله من 5 - 7 كم. قد تكون هناك حالات استثنائية يبلغ فيها طول وميض البرق قيماً كبيرةً جداً، كما حصل في إحدى المشاهدات فوق أوكلاهوما في الولايات المتحدة، إذ وصل طول البرق أفقياً إلى 321 كم.
يبلغ متوسّط شدّة التيّار الكهربائي للضربة المرتدّة من 20 - 30 كيلوأمبير (30000 أمبير)، وذلك لوميض برقٍ نمطيٍّ ذي شحنةٍ سالبةٍ من السحاب إلى الأرض. قد تتالى عمليات التفريغ إثرَ بعضها بشكلٍ كبير قد يصل عددُها إلى حوالي 40 مرّة؛ يمكن اعتبار البرق حينها تيّاراً مستمرّاً نبّاضاً (مزيجٌ من تيّار مستمرّ ومتناوب) قصير الأجل.
برق الخواص
تحمل ضربة البرق السالب وسطياً تيّاراً كهربائياً شدّته حوالي 30 ألف أمبير؛ وتنقل حوالي 15 كولوم من الشحنة الكهربائية؛ وحوالي 500 جول من الطاقة. يمكن أن تصل تلك المقادير في حالة الضربات القويّة من البرق السالب إلى 120 ألف أمبير و350 كولوم. بالمقابل، فإنّ شدّة البرق الموجب تبلغ وسطياً حوالي ضعفَ قيمة التيّار الأعظمي لوميض برقٍ سالبٍ نمطيّ، ويمكن أن تصل فيه شدّة التيّار الأعظمية إلى حوالي 400 ألف أمبير وكمّيّة شحنة تصل إلى عدّة مئاتٍ من الكولوم. بالإضافة إلى ذلك، فإنّ ومضات البرق الموجب ذات القيمة المرتفعة من شدّة التيّار عادةً ما تليها تيّارات أخرى طويلة الأمد نسبياً، وهي ظاهرةٌ لا تشاهد في ومضات البرق السالب.
من المعروف فيزيائياً أن حركة الشحن الكهربائية تولّد حقلاً مغناطيسياً؛ وهو ما يلاحظ عند حدوث البرق وضربات الصواعق، حيث تمرّ تيّارات تكون قادرةً على مغنطة الأجسام التي تمرّ عبرها، وتعرف هذه الظاهرة باسم المغناطيسية المتبقيّة من تحريض البرق (اختصاراً LIRM). تمرّ تلك التيّارات بمساراتٍ لها أقلّ مقاومةٍ ممكنة، وغالباً بشكلٍ أفقيٍّ بالقرب من السطح؛ ولكنّها تكون شاقوليةً في بعض الأحيان الأخرى، خاصّةً عند وجود أجسام باطنية مثل الخامات أو المياه الجوفية، والتي تؤمّن مساراتٍ ذات مقاومة أقلّ من التي على السطح. تقول إحدى النظريات أن حجر المغناطيس كان قد تشكّل بفعل هذه الظاهرة.
من الممكن رسم توزيع خرائطي لحالات المغنطة المتبقية بتحريض البرق، والإثبات التحليلي أن البرق كان في تلك الحالات مصدراً للمغنطة؛ بالإضافة إلى إمكانية تقدير قيمة التيّار الأعظمي لتفريغ البرق الكهربائي.
برق الأنماط / الأشكال الظاهرية
هناك ثلاثة أنماط رئيسية للبروق، والتي تختلف فيما بينها بمكان نهاية قناة وميض البرق:
هناك تحويرات لكلّ نمط، مثل وجود ومضات برق موجبة وسالبة، والتي تختلف بخواصّها وميّزاتها الفيزيائية عن بعضها.
يتشكّل البرق من السحاب إلى الأرض من سحابة العاصفة الرعدية وينتهي على سطح الأرض. يبدأ تشكّل هذا النمط من قائد متدرّج هابط إلى الأسفل من السحابة، والذي يمكن أن يلتقي مع لسان نور صاعد من سطح الأرض.
يعدّ هذا النمط أقلّ أنواع البروق شيوعاً من حيث تكرارية التشكّل، ولكنّه بالمقابل أكثرها دراسةً بحكم سهولة إجراء الأبحاث عنه، لأنّه ينتهي على جسم فيزيائي صلب، ممّا يمكّن من تتبُّعِه وقياسه بالأجهزة على الأرض. من جهة أخرى، فإنّه أكثر أنماط البروق خطورةً على الأشخاص والممتلكات عندما يحدث التفريغ على شكل صاعقة.
تُرَى عمليّة التفريغ الكلّية على هيئة وميض، وتتألّف من عدّة مراحل تتضمّن الانهيار الأولي والقائد المتدرّج ومرحلة اتصال أكثر من قائد مع بعض والضربات المرتدّة والقائد الراشق والضربات المرتدّة المتعاقبة.
برق الأنماط / الأشكال الظاهرية
يمكن لوميض البرق أن يتشكّل وأن يبقى ضمن الحيّز المكاني في محيط سحابة العاصفة الرعدية من غير أن يصل إلى الأرض؛ ويمكن التمييز بين نمطين هنا: الأوّل عندما يحدث التفريغ الكهربائي بين منطقتين مختلفتين بالكمون الكهربائي داخل السحابة نفسها، ويعرف باسم برق داخل السحاب؛ والثاني عندما يحدث التفريغ بين سحابتين منفصلتين ومتجاورتين، ويعرف باسم برق بين السحب.
يعدّ نمط البرق داخل السحاب أكثر أنماط البروق شيوعاً؛ وهو يحدث غالباً بين القسم العلوي للسحابة السندانية المشكِّلَة لسحابة العاصفة الرعدية والقسم السفلي لها.
برق الأنماط / الأشكال الظاهرية
برق سنداني زاحف (ملاحظة 9) والذي يسمّى أيضاً «برق العنكبوت»؛ وهو يتشكّل عندما ينتشر قائد البرق أفقياً بشكل مفرط عبر مناطق مشحونة داخل عاصفة رعدية معتّقَة، وهي عادةً المناطق المتراصفة لأنظمة الحمل الحراري متوسّطة الشمول. تبدأ ومضات البرق السنداني الزاحف بعمليّة تفريغ داخل السحاب داخل منطقة الحمل الحراري، ثُمَّ ما تلبَث نهاية قائد البرق السالب بأن تنتشرَ بشكلٍ جيّدٍ في المناطق المتراصفة المذكورة. إذا أصبحَ القائد طويلاً، يتفرّع حينها إلى قنواتٍ متعددّةٍ ثنائيةِ الاتّجاه، تمثّل كلّ منها قائداً جديداً. عند حدوث ذلك، فإنّ النهاية الموجبة لقائد البرق المتفرّع يمكن أن تضرب الأرض بوميض برقٍ موجبٍ من السحاب إلى الأرض، أو أن تزحفَ على الطرف السفلي لسحابة العاصفة الرعدية. يمكن لومضات البرق السنداني الزاحف الأرضية أن تنقل كمّيّاتٍ كبيرةٍ من الشحنة الكهربائية، كما يمكن لها أن تسبّب ومضات برق متّجهة للأعلى، وومضات برقٍ في طبقات الجوّ العليا.
برق الأنماط / الأشكال الظاهرية
البرق الكروي، وهو ظاهرة يمكن أن تشاهد في الغلاف الجوّي، وذلك وفقاً لشهود عيان، إلّا أنّ طبيعتها الفيزيائية ما تزال محطَّ خلاف؛ إذ أنّها لم تلاحظ إلّا بشكلٍ نادرٍ جدّاً من متخصّصي الأرصاد الجوّية. يشير المصطلح إلى تقارير عن أجسام كروّية مضيئة تتفاوت أقطارها من عدّة سنتيمترات مثل قطر حبّة البازلاء إلى عدّة أمتار. يمكن للبرق الكروي أن يترافق مع العواصف الرعدية، ولكنّه على العكس من وميض البرق، والذي يدوم فقط لبضع أجزاءٍ من الثانية، فإنّ البرق الكروي يمكن له أن يدوم لعدّة ثوانٍ. بالنهاية، ما تزال الأدلّة والبيانات العلمية عن البرق الكروي شحيحةً، نظراً لعدم شيوعه ولصعوبة التنبّؤ بتشكّله؛ ويعتمد افتراض وجوده على مشاهدات للعوام.
برق الأنماط / الأشكال الظاهرية
برق خرزي (ملاحظة 10) (أو برق عقد اللؤلؤ) وهو مرحلة اضمحلال قناة البرق بحيث يتجزّأ ضياء القناة إلى قطاعاتٍ متفرّقة؛ وهي ظاهرة تحدث تقريباً في كلّ تفريغ عندما تتبرّد القناة فجأةً بعد ضربة مرتدّة. بالتالي يمكن اعتبارُ ظاهرةِ البرق الخرزي مرحلةً من مراحل تفريغ البرق العادي، أكثرَ من كونها نمطاً خاصّاً بحدّ ذاته، وهي من الميّزات التي تحدث على نطاقٍ صغير، بالتالي فإنّها لا تبدو بشكل واضح إلّا عندما تكون كاميرا المصوّر المراقب قريبةً من مكان تشكّل البرق.
برق من السحاب إلى الهواء، وهو وميض يخرج فيه قائد برق ثنائي الاتجاه خارج السحابة من غير أن يُحدِثَ وميضاً إلى الأرض. وتُلاحظ تلك الومضات في برق الغلاف الجوّي العلوي على هيئة تياراتٍ نفّاثةٍ زرقاء وعملاقة في طبقة الغلاف الأيوني، حيث يصعد وميض تلك البروق من أعلى سحابة العاصفة الرعدية بسرعة تصل إلى 100 كيلومتر في الثانية إلى ارتفاعات تصل إلى 50 كم.
برق الأنماط / الأشكال الظاهرية
برق عديم الرعد، وهو وميض برقٍ يبدو من غير أن يرافقه رعد بالعادة، وذلك لملاحَظَته من مكانٍ بعيدٍ عن مكان العاصفة الرعدية، بحيث أنّ الموجات الصوتية تتشتّت قبل أن تصل أسماع المراقب. يدعى هذا النمط في اللغة الإنجليزية بشكل مغلوط باسم Heat lightning.
برق شريطي (ملاحظة 11) وهو يحدث في العواصف الرعدية ذات رياح متعامدة قوية وضربات مرتدّة متعدّدة، بحيث أنّ هبوب الرياح يؤدّي إلى انزياح الضربة المرتدّة قليلاً إلى جانب الضربة السابقة، مسبّباً هذه الظاهرة البصرية.
برق صاروخي (ملاحظة 12) وهو نمط من أنماط تفريغ داخل السحاب، بحيث يحدث عادةً بشكلٍ أفقي وعلى قاعدة سحابة العاصفة الرعدية، وتبدو فيه القناة المضيئة كأنّها تتقدّم في الهواء بشكلٍ متقطّع وبسرعةٍ ملحوظة.
برق صفحي (ملاحظة 13) وهو برق بين السحاب له سطوع منتشر على سطح السحابة، ويبدو كذلك لأن مسار التفريغ الفعلي إمّا أن يكون مخبّأً أو بعيداً جدّاً. لا يظهر وميض البرق للمراقب، ولكن يبدو على شكل صفيحة أو طبقة من الضوء.
برق الأنماط / الأشكال الظاهرية
البرق المتقطّع، (ملاحظة 14) وهو نوع من أنواع البروق من السحاب إلى الأرض يتميّز بأنّ ضربته قصيرة جداً، حيث يبدو غالباً على شكل وميضٍ منفردٍ شديد السطوع ذي تفرّعات كثيرة نسبياً. يلاحظ هذا النمط الشكلي للبرق في المناطق القريبة من الأعاصير متوسّطة الشمول ذات العواصف الرعدية الدوّامية مع وجود تيّارات هوائية صاعدة. يلاحظ نمطٌ مشابهٌ في ضربات البرق بين السحب، والتي تتألّف من وميضٍ قصيرٍ فوق منطقة صغيرة، والتي غالباً ما تكون أيضاً متأثّرةً بتيّارٍ هوائيٍ دوّار وصاعد.
صاعقة فائقة (ملاحظة 15) وهي صواعق لا تتميّز من حيث الشكل إنّما من حيث استطاعة التفريغ الكهربائي، إذ تصل فيها إلى حوالي 100 غيغاوات، إذ أنّ أغلب الصواعق وضربات البرق تصل فيها الاستطاعة إلى حوالي 1 غيغاوات. تبلغ نسبة احتمالية حدوث وميض البرق الفائق واحدة من 240 ضربة. يمكن لضربة الصاعقة الفائقة أن تكون موجبة أو سالبة الشحنة، ويمكن مقارنتها من حيث نسبة نوع الشحنة إلى ما هو الحال في البرق العادي.
برق الأنماط / الأشكال الظاهرية
البرق الصاعد (ملاحظة 16) (أو البرق من الأرض إلى السحاب) وهو وميض برق ينشأ من أعالي المنشآت والأجسام المرتفعة المؤرَّضة وينتشر إلى الأعلى من تلك النقطة. يتشكّل هذا النمط من البرق نتيجةً لحدوث وميض برق سابق، وخاصّةً من نمط برق العنكبوت (السنداني الزاحف)، ويمكن أن ينشأ بشكلٍ متزامنٍ من نقاط مؤرَّضة متعدّدة ومتجاورة. تلاحظ الظاهرة الأخيرة خاصّةً في موسم الشتاء البارد في العواصف الرعدية الثلجية.
برق الجو الصافي (ملاحظة 17) ويبدو فيه وميض البرق متّصلاً من سحابة العاصفة الرعدية (المزن الركامي) عبر طبقة من الهواء خالية من الغيوم واصلاً إلى سطح الأرض. كان يُعتقَد في البداية أنّها بروق موجبة، إلّا أنّ الرصد بيّن أن تلك الومضات هي ومضات سالبة الشحنة، حيث تبدأ من ومضات برق داخل السحاب، ثم يخرج القائد السالب من السحابة من منطقة الشحنة الموجبة، قبل أن يخرق طبقة الهواء الصافية الخالية من السحاب ويضرب الأرض بعيداً. يسمّى هذا النمط أيضاً برق من السماء الزرقاء (ملاحظة 18)؛ ويلاحظ النمط الموجب منه في البيئات ذات هبوب رياحٍ قويّة، بحيث تنزاح المنطقة موجبة الشحنة لسحابة العاصفة الرعدية عن منطقة الهطول.
يسبّب النشاط البركاني حدوثَ البرق، والذي يدعى حينها ويخصّص باسم البرق البركاني؛ إذ أنّ الكمّيّات الضخمة من الرماد البركاني والانفجارات الغازية المطروحة إلى الغلاف الجوّي تؤدّي إلى تشكيل نفثة أو غمامة بركانية من الجسيمات المعلّقة في الهواء. ونظراً لكثافة الرماد المرتفعة وللحركة المستمرّة داخل الغمامة البركانية تتولّد شحنة كهربائية نظراً للاحتكاك؛ ممّا يؤدّي إلى تشكّل ومضاتِ برقٍ متكرّرة عندما تحاول الغمامة أن تعدّل شحنتها الكهربائية.
لوحظت ظاهرة البرق البركاني منذ القدم، فقد دوّنها بلينيوس الأصغر أثناء ثوران جبل فيزوف سنة 79 للميلاد. وحديثاً لوحظ تشكّل شرارات كهربائية قرب الصهارة البركانية المنبثقة حديثاً، ممّا يدلّ على الشحنة الكهربائية المرتفعة لها حتى قبل أن تدخل الجسيمات إلى الغلاف الجوّي.
وُجدَ أنّ انفجار القنبلة الهيدروجينية يقوم بتحفيز تشكّل ومضات البرق داخل سحابة الانفجار الضخمة وذلك بسبب تزويد مواد إضافية تؤمّن الموصلية الكهربائية. بالإضافة إلى ذلك، فإنّ إشعاعات غاما الشديدة الصادرة عن الانفجارات النوويّة يمكن لها أن تشكّل مناطق مشحونة للغاية في حيّز الفراغ المحيط لمكان الانفجار عبر ظاهرة كومبتون. تقوم تلك المناطق المشحونة بتوليد ومضات البرق الناتجة عن التفريغ بعد فترةٍ قصيرةٍ من الانفجار.
وُجدَ أيضاً أنّ مسار التكاثف خلف الطائرات النفاثة قد يؤدّي في حالات نادرةٍ إلى التسبّب في تشكّل البرق، إذ يمكن لها أن تؤمّن مساراً من جزيئات بخار الماء ذي مقاومة أدنى في الهواء، ممّا يمهّد لتشكيل مسار أيوني ليَمُرَّ وميض البرق عبره. من الظواهر الأخرى القريبة من ذلك أيضاً ظاهرة شرر القديس إلمو، حيث تحدث عمليّات تفريغ جزئي قد تتطوّر إلى حدوث تفريغ كامل على هيئة وميض برق.
برق الآثار
عندما تضرب الصاعقة يتشكّل فرق جهد كبير جدّاً ويأخذ الوميض حينها شكلاً كروياً بالقرب من مركز سحابة العاصفة الرعدية، ثمّ عند اقترابه من الأرض يصبح شكله مخروطياً. يختلف وميض الصاعقة من حيث المساحة والعمق حسب شدّة التفريغ الكهربائي. تخضع الأجسام التي تُصعَق إلى درجات حرارة مرتفعة جدّاً، بالإضافة إلى كمّيّاتٍ ضخمةٍ من القوى الكهربائية، ممّا قد يؤدّي إلى تفحّمها، فعند نزول الصاعقة على شجرة، تكون الحرارة كافية لتبخير النسغ فيها، ممّا يؤدّي إلى توسّع مفاجئ في القنوات بسبب البخار، ثم لا تلبث أن تنتهي العملية بانقصاف جذع الشجرة. عندما تضرب الصاعقة الأراضي الرملية يمكن للرمل المحيط بقناة البلازما أن ينصهر، مشكّلاً حينها بنىً لها شكل يشبه الأنابيب المجوّفة، تدعى البواريق (مفردها باروق) أو تدعى عيدان الصواعق.
تلعب الصواعق دوراً مهمّاً في دورة النتروجين عدما تؤكسد جزيئات النتروجين ثنائية الذرّة في الهواء إلى أكاسيد النتروجين، والتي تهبط مع الهطول إلى التربة، لتتحوّل لاحقاً إلى أمونيا، ممّا يساعد في تسميد التربة طبيعياً. تسمّى تلك العملية تثبيت النتروجين.
برق الآثار
تسبّب الصواعق أضراراً للأشخاص والممتلكات بسبب كمّيّة الشحنة الكهربائية الهائلة التي تنتقل خلال زمنٍ قصيرٍ جدّاً، والتي ترافقها درجات حرارة مرتفعة. حسب إحصائيات محلّية فإنّ الصواعق في ألمانيا تسبّب خسائر سنوية تصل إلى عدّة ملايين من اليوروهات، ووصل إجمالي الخسائر منها في سنة 2014 مقدار 340 مليون يورو. يمكن للصواعق أن تسبّب حرائق للمنازل وللغابات؛ بالإضافة إلى الأضرار على التجهيزات الإلكترونية. لذلك وللحماية من الصواعق تُجهَّز الكثير من الأبنية، وخاصّةً ناطحات السحاب، بنظام وقاية من الصواعق.
برق الآثار
إنّ الأضرار الناجمة عن الصاعقة ليست مقتصرةً على التعرّض المباشر للضربة، إنّما يتعدّى الأمر إلى فرق الجهد المؤثّر على التجهيزات الإلكترونية والأجهزة الكهربائية، بالإضافة إلى التحريض الكهرومغناطيسي في مسارات الكابلات الطويلة. إنّ شدّة التيار الكهربائي أثناء عملية تفريغ في برقٍ نمطيٍّ سالبِ الشحنة من السحاب إلى الأرض تزداد بشكلٍ كبيرٍ إلى قيمتها الأعظمية خلال 1-10 ميكروثانية، ثمّ تتضمحلّ بشكل أبطأ خلال 50-200 ميكرو ثانية. إنّ التيّارات سريعة التغيّر تميل لأن تنتقل على سطح الموصل الكهربائي بظاهرة تُعرَف باسم الظاهرة السطحية، وذلك على العكس من التيّار المستمرّ، والذي يمرّ عبر الموصل الكهربائي مثلما يتدفّق الماء بالخرطوم. بالتالي، فإنّ الموصلات المستخدمة في حماية المنشآت عادةً ما تُصمَّم على هيئة جدائل متعدّدة مع وجود أسلاك صغيرة مربوطة مع بعضها؛ الأمر الذي يزيد من مساحة السطح الكلي بشكلٍ متعاكس مع قطر الجديلة الواحد، وذلك بالنسبة للمساحة الكلية لمقطع عرضي ثابت.
برق الآثار
تقوم التيارات سريعة التغيّر أيضاً بتشكيل نبضات كهرومغناطيسية تؤدّي إلى حدوث إشعاع خارجي من القناة الأيونية، وهذه ظاهرة تلاحَظ في جميع أنواع التفريغ الكهربائي. تَضعُفُ النبضة الكهرومغناطيسية المشعّة بسرعة عند الابتعاد عن مركز نشأتها؛ إلّا أنّها إذا عبرت موصلاً كهربائياً مثل خطوط نقل الكهرباء أو أسلاك شبكات الاتّصال فإنّه من الممكن لها أن تُحرّض تيّاراً ينتقل خارجاً إلى نهاية أخرى، ويمكن له أن يسبّب أضراراً للأجهزة الإلكترونية الحسّاسة وكذلك للأجهزة والمحرّكات الكهربائية. قد لا تكفي المقابس الكهربائية التي تحمي من فرط الجهد الكهربائي (فرط الفلطية) في الوقاية من أثر الصواعق، بل يتعدّى الأمر إلى ضرورة ربط كافّة القنوات الموصلة كهربائياً في المبنى (مثل التمديدات الكهربائية والهوائيات بالإضافة إلى تمديدات الغاز والماء وخطوط الهاتف) بشكلٍ مشترك بجهاز معادلة الجهد الكهربائي. كما تستخدم من أجل ذلك أجهزة خاصّة، تعرف باسم واقي التدفّق، للحماية عن طريق وصلها على التوازي مع تلك الأسلاك، لأنّ لواقيات التدفق القدرة على تغيير خواصها الفيزيائية عند الكشف عن التيّارات المؤقّتة غير المنتظمة التي يسببها وميض البرق، بحيث تمرّر تلك التيارات إلى مؤرّض، ممّا يحمي الأجهزة من الضرر.
برق الآثار
يُماثِل أثر الصاعقة عندما تضربُ أحداً ما أثرَ الصدمة الكهربائية من مصادر الجهد والتوتّر المرتفع، حيث تحصل إصابات تتراوح من حروق بالإضافة إلى حدوث أضرار في الجهاز العصبي وكذلك عضلة القلب وباقي الأعضاء الداخلية؛ ويمكن في بعض الأحيان أن يترافق ذلك، وفي غضون ساعة من بعد ضربة الصاعقة، مع ظهور شكل ليشتنبرغ على الجلد. قد تؤدّي ضربة الصاعقة المباشرة إلى حدوث غيبوبة أو شلل، وقد يصل إلى حدوث سكتة قلبية وانقطاع التنفس؛ ويمكن أن يؤدّي في أحيان أخرى إلى الوفاة، وذلك عندما تكون ضربة الصاعقة شديدةً جدّاً. إلّا أنّ الوفيات الناجمة عن ضربات الصواعق نادرة، فهي تبلغ مثلاً 3-7 حالات وفاة سنوياً في ألمانيا على سبيل المثال؛ كما أنّ 90% من تلك الحالات التي يتعرّض فيها الأشخاص لضربات الصاعقة يُكتَبُ لهم النجاة. قد تبقى هناك حتى بعد سنوات من التعرّض للصاعقة تبعاتٌ على الجملة العصبية للإنسان، كما وجد في إحدى الإحصائيات لحوالي 50% من الناجين من ضربات الصواعق. بالإضافة إلى ذلك فقد يسبّب الرعد المرافق أثناء الضربة حدوث اضطرابات في السمع وحدوث طنين؛ وقد يتعدّى الأمر إلى حدوث صدمات نفسية. عند اقتراب خطر حدوث صاعقة يكون من المفضّل أن يتجنّب الأشخاص البقاء في العراء، وينبغي الاحتماء في الأبنية المزوّدة بأجهزة مانع الصواعق، والتي تلعب دور قفص فاراداي؛ وفي حال عدم توفّرها ينبغي الابتعاد عن الأجسام المرتفعة المنعزلة والوقوف بضم القدمين إلى بعضها لتجنب الجهد الكهربائي بين القدمين.
برق الآثار
بما أنّ شحنة التفريغ الكهربائي لوميض البرق تقوم بإحماء الهواء بشكل مفرط إلى درجات حرارة مرتفعة على طول قناة التفريغ البلازمية في فترة قصيرة؛ ووفق النظرية الحركية للغازات فإنّ زيادة الحرارة يؤدّي إلى زيادة الضغط وتمدّد الغازات بشكلٍ سريع، ممّا يؤدّي إلى حدوث موجة صدمة مسموعة تُعرَف باسم الرعد.
يُسمَع صوت الرعد على شكل دويٍّ أو هديرٍ ذي صوت متشتّت تدريجياً، لأنّ الصوت الصادر لا يتشكّل وينتشر من نقطة واحدة، إنّما من أقسامٍ مختلفة على طول قناة البرق الطويلة، فلذلك يصل للسامع بأوقات مختلفة عن بعضها قليلاً. يتعَقّد إدراك الخواص الصوتية للرعد بعوامل إضافية مثل عدم انتظام تفرّع وتشعّب قناة البرق، بالإضافة إلى الصدى الحاصل من التضاريس المجاورة، وكذلك لاحتمالية تكرار حدوث ضربات مرتدّة.
برق الآثار
تبلغ سرعة الضوء حوالي 300 ألف كيلومتر في الثانية، في حين أنّ سرعة الصوت هي حوالي 343 متر في الثانية؛ بالتالي يمكن نظرياُ لمراقب أن يقدّر المسافة إلى موقع الصاعقة بتسجيل الزمن الفاصل بين وميض البرق المرئي وسماع صوت الرعد الناشئ عنه. فإذا كان الزمن الفاصل مقداره ثانية واحدة، فإنّ المسافة هي حوالي 343 متر تقريباً؛ في حين أنّه إذا كان الزمن الفاصل مقداره 3 ثوانٍ، فإنّ المسافة تُقدَّر بحوالي كيلومتر واحد. عند مكان الضربة يكون تسجيل الزمن الفاصل صعباً، بحيث يُدرَك أنّ العملية تحدث من غير فاصل زمني.
لقد جرى التنبّؤ بإنتاج الأشعّة السينية من الصواعق نظرياً منذ حوالي سنة 1925؛
 ولكن من غير توفّر دليل، إلى أن جرى البرهنة عليه في سنة 2001، عندما قام الباحثون في معهد نيومكسيكو للتعدين والتكنولوجيا بالكشف عن انبعثات الأشعّة السينية من صاعقة محرّضة على طول سلك مؤرَّض كان مربوطاً وراء صاروخ أطلق إلى سحابة العاصفة الرعدية. جرى التأكّد من ذلك بأبحاثٍ موازية في جامعة فلوريدا ومعهد فلوريدا التقني. لا يزال سبب انبعاث الأشعّة السينية أثناء البروق والصواعق محطّ دراسةٍ وبحث.
كشف عددٌ من عمليّات الرصد بواسطة المقاريب (التلسكوبات) الفضائية أنّ إصداراتٍ وانبعاثاتٍ مرتفعةِ الطاقة من وميض أشعّة غاما الأرضي (TGFs) في بروق طبقات الغلاف الجوي العليا مع تشكّل مادّة مضادّة في البرق؛ وتكون للجسيمات دون الذرّية المتشكّلة فيها (من بروتونات ونيوترونات وإلكترونات وبوزيترونات) ذات طاقة مرتفعة تصل إلى عدّة عشراتٍ من ميغا إلكترون فولت.
إنّ درجات الحرارة المرتفعة المترافقة مع تشكّل ضربات البرق والصواعق تؤدّي إلى زيادة ملحوظة في نسبة الأوزون وأكاسيد النتروجين NOx، إذ تصل كمّيّتها المتشكّلة في كلّ ضربة برق إلى حوالي 7 كغ وسطياً؛ وفي طبقة التروبوسفير يزيد حدوث البرق من نسبة NOx بحوالي 90% ونسبة الأوزون بحوالي 30%.
برق التوزع والتواتر
تُظهِر البيانات المسجّلة أنّ توزّع البروق ليس متساوياً من حيث الانتشار على سطح الأرض كما هو مبيّن في الصورة المرفقة. تقاس البيانات حسب عدد ومضات البرق في كلّ كيلومتر مربع، والتي يمكن أن يُعبّر عنها بوصفها «كثافة البرق».
يرافق البرق عادةً العواصف الرعدية، والتي تحدث بشكل أساسي عندما يمتزج الهواء الساخن مع كتل الهواء الأبرد. على العموم، يكثر حدوث البرق عند تلاقي الكتل الهوائية الدافئة والباردة المتفاوتة في نسب رطوبتها، وخاصّةً عند الجبهات الهوائية. في ذروتها تنتج العاصفة الرعدية نمطياً أكثر من ثلاث ضربات برقٍ على الأرض في كلّ دقيقة.
يمكن للبرق أن يتشكّل أيضاً في ظروفٍ مختلفة، فهو يمكن أن يتشكّل أثناء العواصف الرملية أو حرائق الغابات أو الأعاصير الدوّامية أو الثوران البركاني؛ وكذلك في بعض الحالات في العواصف الرعدية الثلجية. تشكّل الأعاصير الاستوائية عادةً بعض البروق، وذلك بشكلٍ أساسي في الحزمات الممطرة ذات بعد أكبر من 160 كم عن المركز.
برق التوزع والتواتر
يصل معدّل تواتر حدوث البرق على الأرض إلى حوالي 44 (± 5) مرة كلّ ثانية، أو حوالي 1.4 مليار ومضة في السنة؛ ويبلغ فيها متوسّط المدّة الزمنية للومضة حوالي 0.2 ثانية، وذلك من بيانات مجموعة فيها ومضات قصيرة للغاية تصل مدّتها من 60 - 70 ميكرو ثانية.