ברק

שמאל|ממוזער|250px|ברק מבזיק בדואיסבורג
ממוזער|שמאל|270px|ברק בעיר מודיעין
שמאל|ממוזער|250px|ברק פוגע במגדל אייפל, 1902
ברק הוא תופעה אקלימית שבמהלכה נפרק חשמל סטטי הנמצא בעננים. הברק נראה כפרץ אור עז ויחד איתו נוצר הרעם, המגיע אל הצופה זמן מה לאחר הברק, כתוצאה מההבדל הגדול שבין מהירות האור למהירות הקול.

היווצרות
ברקים מהענן לקרקע נוצרים משום שבתחתית ענני סערה שנקראים קומולונימבוסים נוטה להצטבר מטען חשמלי שלילי גדול מאוד (לפעמים מצטבר מטען חיובי ואז הברק נקרא ברק חיובי). הסיבה לכך איננה ידועה אך ההשערה המקובלת היא שישנו חיכוך בין גראופל ובין חלקיקי קרח בנוכחות טיפות מים בתוך הענן, חיכוך שמשחרר את האלקטרונים מהאטומים וגורם להם להצטבר בתחתית הענן. (חיכוך דומה אחראי לחשמל הסטטי שנוצר כשמסתרקים או כשמשפשפים בלון בנייר). כשנוצרת בענן כמות גדולה של מטען שלילי, מתפרק המטען אל האדמה שמתחתיה שיש בה מטען חיובי שנמשך אל מתחת לענן בעקבות כוחות חשמליים וברק זה ייקרא ברק שלילי. אם מטען חיובי בענן יתפרק אל מטען שלילי בקרקע, הברק ייקרא ברק חיובי. כאשר ברק מתקדם לעבר האדמה, גם הברק וגם האדמה שולחים שלוחות (מטען חיובי ושלילי) ומחפשים דרך להיפגש. בזמן חיבור של שתי שלוחות אלו, מועבר המטען במלואו דרך האוויר ומתרחשות תופעות הברק. בנוסף לברקים מהענן לקרקע ישנם גם ברקים בין עננים, אולם רוב הברקים (כ-75%) מתרחשים בתוך העננים בין אזורים עם מטען חיובי לאזורים עם מטען שלילי. קיימים גם ברקים חיוביים שמתפרקים מעל העננים לכיוון היונוספירה, ברקים אלה מהירים מאוד ונקראים שדוני ברקים.

הברק לא פוגע בהכרח במקום הגבוה ביותר, אלא באזור בו המטען מהאדמה יכול לעלות בדרך הקלה ביותר מבחינת התנגדות חשמלית (מוט מתכת גם אם נמוך במעט מעץ שעומד לידו יהיה מקום פגיעת הברק מפני שהוא מוליך טוב יותר). נקודת הפגיעה היא לרוב בקצה של עצם בולט מהקרקע כגון בניין, אנטנה, עמוד מתכתי או עץ.

המטען השלילי שבתחתית הענן חזק עד כדי כך שאפשר לחוש בו על האדמה. במקרה של עמידה מתחת לענן שכזה, המשיכה בין המטען החיובי שייווצר בגוף לבין המטען השלילי שבתחתית הענן עשויה לגרום לשערות לסמור. במקרה זה רצוי להתרחק מהאזור, שכן תופעה זו עשויה לבשר על מכת ברק מתקרבת.

המתח החשמלי בין תחתית הענן לבין הקרקע נע בין 20 מיליון ל-100 מיליון וולט. עוצמת זרם הברק עשויה להגיע עד 150,000 אמפר. אחת מתוצאות הזרימה החשמלית הזו היא שהאוויר בדרך מתחמם מאוד ומגיע לטמפרטורה של למעלה מ-27,000 מעלות צלזיוס. החום האדיר גורם לשתי תופעות שמלוות ברק:
הבזק אור, שנובע מיינון של האוויר דרכו עבר הזרם החשמלי.
רעש הנקרא רעם. הרעש נובע מגל הלם שנוצר עקב התפשטות מהירה עקב התחממות האוויר דרכו עבר הזרם (ראו חוק הגז אידיאלי).

על ידי מדידת הפרש הזמנים בין הופעת הברק ושמיעת הרעם, ניתן להעריך את המרחק מהנקודה, על פי מהירות הקול. אם, לדוגמה, הרעם נשמע כשלוש שניות לאחר שנצפה הברק, אנו יודעים שבזמן זה עובר הקול כקילומטר, ולכן זה המרחק מהנקודה שבה פגע הברק.

ישנם ברקים חזקים במיוחד הידועים בשם ברקי שבר, הגורמים לשבירה של ענפים, בתים, מכוניות וכדומה.
ברקים אלו נגרמים באזורי קו המשווה בעיקר בתקופת המונסונים המאוחרים.

ברקים יכולים להיווצר גם בהתפרצות געשית, ובסופות חול כתוצאה מחיכוך בין גרגירי החול והאבק הרב. גם להבי מסוק עשוים לגרום לברק.

כאשר ברק פוגע בחול, הוא מתיך אותו, ונוצרת אבן פולגורית .

מכת ברק

פגיעה של ברק בגוף חי או דומם על האדמה קרויה מכת ברק. מכת הברק היא למעשה מכת חשמל, שבה מועבר זרם חשמלי בעל מתח גבוה מאוד, מהאוויר אל הגוף שנפגע. כמות הזרם המועבר היא גבוהה ולרוב הפגיעה גורמת לנזק: שריפה, פיצוץ או מוות. מדי שנה נהרגים ברחבי העולם בין 6,000 ל-24,000 בני אדם מפגיעות ברק, ומספר דומה לזה נפצעים.

לאחר שהמטען מגיע לאדמה, הוא מתפרק בסביבה הקרובה. במקרים רבים עוצמת המטען מיד לאחר הפגיעה בסביבה הקרובה של הפגיעה (עד עשרות מטרים) עשויה להיות גם היא קטלנית. רוב הנפגעים מברקים נפגעים מאותה פגיעה משנית.

התרסקות טיסה 214 של פאן אם הייתה האסון הגדול ביותר שאירע בעקבות מכת ברק. בעקבותיה ננקטו אמצעים להגן על מטוסים מפני ברקים.

פגיעה של ברק בבניין גורמת לזרמים חשמליים גבוהים המתפשטים במוליכים המותקנים בו, בעיקר חוטי חשמל וטלפון, ויוצרת בהם מתח גבוה לזמן קצר. רוב הסוגים של ציוד אלקטרוני, ובמיוחד מחשבים, רגישים לשינויים פתאומיים במתח רשת החשמל, וצפויים לנזק זמני או קבוע כתוצאה ממכת ברק. תאורת LED עשויה להישרף גם כן. במקומות ציבוריים כמו בתי חולים, קיימות מערכות להגנה מפני ברקים.

על מנת למנוע נזק מפגיעה ישירה של ברקים בבניינים הומצאו התקני הגנה שונים המיועדים לכליאת השפעתו המזיקה של הברק. אחד מהאמצעים הללו הוא כליא ברק. זהו מוליך חשמלי הנמצא מעל מבנה המועד לסכנה, מוארק בקצהו הנמוך, הפורק מטענים סטטיים מהעננים, וכן מושך אליו את הברקים ופורק אותם אל האדמה. בכך נמנעת פגיעה ישירה במבנה העלולה לגרום לשריפה ולנזקים אחרים. לעומת זאת, כאשר פוגע ברק במכונית הוא אינו מזיק למי שבתוכה, משום ששלדת הרכב משמשת ככלוב פאראדיי (אם כי המנוע [ברכבי בנזין, דיזל והיברידיים], מערכת המיזוג [ברכבים המכילים מערכת מיזוג המבוססת על הקררים איזובוטאן ופרופאן], והמצבר [ברכבים היברידים וחשמליים המבוססים על סוללות יוני ליתיום] עלולים להתלקח).

חיזוי נזקים ודישון צמחים
ברקים מהווים סיכון משמעותי, ואזהרה מסופת ברקים יכולה להועיל, לדוגמה לתכנון פעילויות או דחייתן בהתאם, או לניתוק זמני של מכשירים רגישים מרשת החשמל.

קיימות מספר שיטות לחיזוי מכת ברק: האחת בודקת על ידי גלאי האם יש הצטברות של מטען חיובי באזור הגלאי (מעל גודל מסוים תהיה פריצת מטען מהענן לאדמה), והשנייה מבוססת על מעקב אזורי על ידי מכ"ם, שמקבל את אותות שברקים יוצרים מסביבו, ועל ידי המידע המצטבר יכול לתת השערה לגבי כיוון תנועת הברקים. שיטה נוספת היא שימוש במודלי חיזוי מזג אוויר ובדיקת התנאים המובילים ליצירת ברקים.

כתוצאה ממשבר האקלים סופות ברקים נעשות תכופות יותר הן באזורים בהם נחשבו נדירות, כדוגמת הקוטב הצפוני, והן באגן הים התיכון ובאזורים ממוזגים בחצי הכדור הדרומי, בהם הן גורמות לשריפות גדולות.

הברק החולף באוויר גורם להתרכבות חמצן וחנקן, תרכובות אלו נמסות בטיפות הגשם, נספגות באדמה ומשמשות דשן לצמחים.

כדור ברק

כדור ברק הוא סוג של ברק המתרחש בתנאים מטאורולוגים מסוימים, בעיקר בעת סופות רעמים וברקים, ומתואר בדרך כלל כגוף חשמלי בכל מיני צורות הזוהר ולוהט, ומרחף באוויר, קרוב יחסית לקרקע, זז כאובייקט חי ומשאיר אחריו שובל בדמות הילה חשמלית, ומסוגל לעבור דרך חומרים אטומים. במשך זמן רב כדורי הברק נחשבו למיתוס ולא הייתה הסכמה לגבי קיומם. גם בימינו, טבעה של התופעה עדיין אינו ברור ומועלות השערות שונות באשר לה, ישנה הסכמה בקרב הקהילה המדעית שכדורי ברק אכן קיימים ושאינם מיתוס.

ברקים בתרבות
בתרבויות רבות הברק נתפס כמעשה אלוהי (עונש מאלוהים) או אלוהות בפני עצמה. ביניהם ניתן למנות את האל היווני זאוס, האל האצטקי טלאלוק, אל המאיה ק'אוויל, האל פרון במיתולוגיה הסלאבית, ת'ור במיתולוגיה הנורדית, אוקו במיתולוגיה הפינית, האל ההינדי אינדרה ואל השינטו היפני ראיג'ין. בדת המסורתית של שבטי הבנטו באפריקה, ברק הוא סימן לזעמם של האלים. פסוקים ביהדות ובאסלאם מייחסים גם הם חשיבות על טבעית לקיומו של ברק. בנצרות, ביאתו השנייה של ישו מושווה לברק.

באגף הפוליטי, מפלגות השתמשו בתמונת הברק כסמל לכוח: איגוד הפשיסטים הבריטי במהלך שנות ה-30, מפלגת פעולת האנשים בסינגפור ואחרות. סמל יחידת האס אס - ארגון ההגנה והמודיעין של המפלגה הנאצית הורכב מאותיות גרמניות עתיקות (רונות) הדומות לזוג ברקים. מלחמת הבזק בליצקריג נקראת בגרמנית על שם הברק.

בצרפתית ובאיטלקית הביטוי "אהבה ממבט ראשון" מתורגם ל-Coup de foudre ו-Colpo di fulmine בהתאמה, אשר בתרגום מילולי פירושו "מכת ברק".

כאות לעוצמה ולמהירות, מופיעים ברקים כסמלים של ארגונים ובהרלדיקה בתרבות.

הברק שימש בעבר לייצוג יכולות התקשורת המיידית של מכשירי טלגרף ורדיו המופעלים בחשמל. הוא היה מוטיב נפוץ בעיצוב אר דקו, במיוחד בעיצוב הזיגזג אר דקו של שנות ה-20 המאוחרות. הברק הוא סמל נפוץ של יחידות תקשורת צבאיות ברחבי העולם. מכת ברק היא גם אחד מהסמלים של תקן נאט"ו לסימון כוחות.

"הברק" או "הפלאש" הוא שמן של מספר דמויות בדיוניות, גיבורי-על שמופיעים בחוברות קומיקס של חברת DC קומיקס. הברק ניחן במהירות-על, יכולת המאפשרות לו לרוץ ולהתנועע במהירות עצומה, תוך הפרת חוקי הפיזיקה.

ביהדות מוזכר הברק כאחד מהמראות שעליהם נתקנו ברכות הראייה, ולכן נקבע בהלכה כי כאשר רואה אדם ברק עליו לברך ברכת עושה מעשה בראשית.

ראו גם
 מטאורולוגיה – מונחים
 רעם
 חוק פאשן - החוק שקובע מתי התנאים בשלים לפריצת ברק
 קשת חשמלית
 פגיעת ברק

קישורים חיצוניים


 מאמר על אופן יצירת הברק, באתר מכון ויצמן למדע
 צילומי וידאו של ברקים במצלמה מהירה, מתוך אתר Wired.com



הערות שוליים

*
קטגוריה:מטאורולוגיה
קטגוריה:קשת חשמלית