لقد بينت التجارب الجديدة أن أية ومضة برْق، ليست مستمرة كما نراها، بل تتألف من عدة أطوار، أهمها طور المرور وهو الشعاع الذي يمرّ ويخطو من الغيمة باتجاه الأرض، وطور الرجوع وهو الشرارة التي ترجع باتجاه الغيمة. وهذا يعني أن شعاع البرق يمرّ ثم يرجع خلال زمن غير مدرك بالعين المجردة، وهذا الزمن يقدّر وسطيًّا بعشرات الأجزاء من الألف من الثانية.
يقول النبي الكريم عليه الصلاة والسلام متحدثًا عن ظاهرة البرق: “ألم تروا إلى البرق كيف يمرُّ ويرجع في طرفة عين” (رواه مسلم)، ففي هذه الكلمات معجزة علمية شديدة الوضوح، خصوصًا إذا علمنا أن العلماء يستخدمون الكلمة ذاتها التي استخدمها النبي الكريم عليه الصلاة والسلام، وذلك من خلال تعبيرهم عن طوري المرور والرجوع، وأن هذين الطورين يستغرقان مدة من الزمن تساوي الزمن اللازم لطرفة العين.

ظاهرة البرْق

إن الحديث عن ظاهرة البرق ظلَّ مرتبطًا بالخرافات والأساطير لآلاف السنين، وفي الزمن الذي عاش فيه رسول الله صلى الله عليه وسلم -أي في القرن السابع الميلادي- لم يكن لأحد أي علم عن العمليات التي تحدث داخل البرق.
فقد أثبتت التجارب أن هنالك عمليات فيزيائية وكيميائية دقيقة تحدث داخل شعاع البرق، وهي اليوم محلّ اتفاق من قبل جميع العلماء. ويمكن رؤية هذه العمليات اليوم بفضل الكاميرات الرقمية المتطورة، كما يمكن اعتبار وجود هذه العمليات كحقائق يقينية لا شكّ فيها. وعلى الرغم من التطور التقني الكبير لهذه الأجهزة تبقى المراحل الدقيقة جدًّا للبرق لغزًا محيرًا للعلماء.
ففي ظل الظروف السائدة داخل شعاع البرق، لا يمكن لأي جهاز أن يتحمل الحرارة الهائلة والتوتر الكهربائي العالي جدًّا. فدرجة الحرارة في مركز شعاع البرق تصل إلى 30 ألف درجة مئوية، أي خمسة أضعاف حرارة سطح الشمس.
إن التوتر الكهربائي الذي تولده ومضة البرق الواحدة يصل إلى ملايين الفولتات، وبالتالي تُعتبر دراسة البرق من أصعب أنواع الدراسة التجريبية وأكثرها تعقيدًا، وذلك لأن زمن المراحل التي تشكل ومضة البرق من مرتبة المايكرو ثانية، أي من مرتبة الجزء من المليون من الثانية، وهذا الزمن ضئيل جدًّا وصعب الإدراك.

ظلت ظاهرة البرق حدثًا محيِّرًا للعلماء على مدى قرون طويلة، ونُسجت الأساطير الكثيرة حول البرق وتأثيراته؛ فكلّ حضارة كانت تنظر إلى هذه الظاهرة على أنها حدث مقدس يرتبط بالآلهة، وكل حضارة كانت تحاول إعطاء تفسير لهذا الحدث المرعب.
ففي الأساطير الإغريقية -مثلاً- كان التفسير المقبول وقتها لدى علماء القرن السابع، هو أن البرق كان سلاحًا للإله “زيوس” (Zeus) الذي استخدمه لتخويف أعدائه والانتقام منهم. وحتى عهد قريب كان الناس يعتقدون في أوربا بوجود هذا الإله الذي يسمونه “صانع البرق”.
ومنذ منتصف القرن السابع عشر الميلادي وحتى يومنا هذا، قام العلماء بآلالف التجارب في سبيل فهم ظاهرة البرق. ففي عام 1746 بدأ العالم “بنيامين فرانكلين” تجاربه حول الكهرباء، ثم اقترح أول تجربة علمية منظّمة أثبت من خلالها الطبيعة الكهربائية للبرق، وأن البرق ما هو إلا شرارة كهربائية ناتجة عن التقاء شحنتين كهربائيتين متعاكستين. في عام 1753 قام الفيزيائي السويدي “رتشمان” بتجربة حول البرق أثبت فيها أن الغيوم الرعدية تحوي شحنات كهربائية. واستمرت التجارب، ولكن المعرفة بالبرق بقيت متواضعة حتى نهاية القرن التاسع عشر وبداية القرن العشرين عندما أصبح التصوير الفوتوغرافي ممكنًا. لقد بدأ التصوير الفوتوغرافي للبرق عام 1935 في الولايات المتحدة الأمريكية، ولكن أجهزة التصوير كانت بطيئة، وبقيت العمليات الدقيقة التي ترافق ظاهرة البرق مجهولة حتى الستينات من القرن العشرين. حيث أمكن استخدام التصوير السريع والمراكب الفضائية والرادارات والحاسوب لمعالجة ودراسة البيانات التي قدمتها مختبرات مراقبة البرق.
وهكذا استطاع العلماء أخيراً بفضل التصوير فائق السرعة والمعالجة الرقمية للبيانات، أن يثبتوا أن ومضة البرق الواحدة قد تتألف من عدة ضربات، وكل ضربة تتألف من عدة مراحل أو أطوار. وقد تم قياس الأزمنة لكل مرحلة بدقة كبيرة، ورؤية هذه المراحل، ولم يتحقق هذا إلا في نهاية القرن العشرين، وبداية القرن الحادي والعشرين.

أنواع البرق

يحدث البرق على عدة أنواع حسب مكان وجود الشحنتين الموجبة والسالبة. وأكثر الأنواع شيوعًا وأهمية، هو البرق الناتج من التقاء شحنتين متعاكستين بين الغيمة والأرض. فغالبًا ما تكون الغيمة ذات شحنة سالبة عند الجهة القريبة من الأرض، أما سطح الأرض فيكون ذا شحنة موجبة، ويسمي العلماء هذا النوع “برق غيمة-أرض”.
أما النوع الثاني فهو ما يحدث بين غيمة وغيمة أخرى، وبما أن الوسط الذي تتجمع فيه الغيوم يمتلئ بالحقول الكهربائية فإن احتمال تلامس الشحنات المتعاكسة والتقائها كبير جدًّا. ولذلك فإن البرق الذي يحدث بين الغيوم يمثل ثلاثة أرباع ومضات البرق، والتي تقدّر بمئة ومضة في كل ثانية وذلك في مختلف أنحاء العالم. ويعرف هذا النوع بـ”برق غيمة-غيمة”.
أما النوع الثالث فهو ما يحدث بين الغيمة والهواء، حيث تكون الغيمة محمّلة بشحنة كهربائية، والهواء المحيط بها من أحد جوانبها يحمل شحنة معاكسة. وعندما تكون كمية الشحنات الكهربائية في الغيمة وفي الهواء كافية، ينطلق شعاع البرق ويحدث هذا النوع الذي يعرف بـ”برق غيمة-هواء”.
هنالك نوع آخر وهو البرق بين الغيمة وطبقات الجو العليا، ويحدث هذا البرق بين الطبقات العليا في الغيوم الركامية وبين طبقة الأيونوسفير والتي تحوي حقلاً كهربائيًّا بشكل دائم.
وقد أمكن رؤية برق كهذا بواسطة أجهزة التصوير المثبتة على الأقمار الاصطناعية، مع العلم أن جميع أنواع البرق تحدث نتيجة التقاء شحنات متعاكسة.
وهنالك أنواع أخرى كثيرة نذكر منها ما يحدث داخل الغيمة ذاتها؛ وإن كل غيمة تحمل شحنة موجبة في أحد طرفيها، وتحمل شحنة سالبة في طرفها المقابل، وهكذا وفي ظروف العواصف الرعدية يحدث التلامس ويتحقق البرق الذي يضيء الأرض ولكنه لا يصل إليها.
كذلك هنالك برق يحدث في أشهر الصيف وآخر في الشتاء، وهنالك برق على شكل كرة، وبرق صفائحي وغير ذلك كثير. كما أن العلماء رصدوا برقًا على بعض الكواكب -مثل المشتري- أشد بمئة مرة من تلك الضربات على الأرض.
واليوم ومنذ عدة سنوات يعمل العلماء على دراسة ومراقبة البرق من الفضاء باستخدام تقنيات متطورة جدًّا، وقد توصلوا لحقائق كثيرة عن هذه الظاهرة، ولذلك يمكن القول إن الحديث عن آلية البرق في هذا البحث هو حديث عن حقائق قطعية الثبوت، لأنه لا يجوز لنا أن نبني تفسيرًا علميًّا لآية كريمة أو حديث نبوي شريف إلا على الحقائق اليقينية.

الغيوم الرعدية

إن البرق لا يحدث في أية غيوم، بل هنالك غيوم محددة يسمِّيها العلماء بـ”الغيوم الرعدية”، وهي البيئة المناسبة لحدوث البرق، وقد تكون هنالك غيمة واحدة أو عدة غيوم وهو الأغلب.
وهذه الغيوم تكون عادة ممتلئة بالحقول الكهربائية بسبب الرياح التي تسوق جزيئات بخار الماء وتدفعه للأعلى، وتسبب احتكاك هذه الجزيئات بعضها ببعض، مما يولد هذه الحقول الكهربائية. في الوقت نفسه، تتجمع شحنات سالبة وأخرى موجبة في الغيمة، وغالبًا ما ترتفع الشحنات الموجبة للأعلى وتبقى السالبة في أسفل الغيمة من الجهة القريبة من الأرض.
لقد دلّت الدراسات أيضًا، أن هنالك فرقًا في الجهد الكهربائي بين سطح الأرض وطبقة الأيونوسفير يبلغ 500 ألف فولت، وهذا الفرق ينتج بسبب التوزع العالمي للعواصف الرعدية، والتي تعتبر ضرورية للحفاظ على هذا الفرق.

من أين تأتي هذه الشحنات؟

إن الحديث عن الغيوم يعني الحديث عن الماء الذي تحمله هذه الغيوم، ونحن نعلم أن كل جزيئة ماء تتركب من ذرة أكسجين وذرتين من الهيدروجين. إن الشحنات السالبة تنتشر على ذرة الأوكسجين، أما الشحنات الموجبة فتنتشر على ذرتي الهيدروجين نتيجة لما يسمى “الرابطة الهيدروجينية” الموجودة في جزيئات الماء، وهذه الرابطة تشكل مصدرًا مهمًّا من مصادر الشحنات السالبة والموجبة والتي تنتشر في أجزاء الغيمة والهواء، والله تعالى أعلم.
ولكي نأخذ فكرة أوسع عن البرق الذي يحدث على الأرض، نتأمل بعض الإحصائيات الحديثة عن ومضات البرق على سطح الكرة الأرضية.
حقائق وأرقام
في كل ثانية هنالك مئة ومضة برق في العالم. وفي كل يوم هنالك 8.6 مليون ومضة برق. وفي سنة واحدة يحدث في الولايات المتحدة الأمريكية أكثر من 20 مليون ومضة برق. كل ومضة برق تولد توترًا كهربائيًّا يتراوح من 100 مليون إلى 1000 مليون فولت. كل ومضة برق تنتج تيارًا كهربائيًّا من 10 آلاف أمبير إلى 200 ألف أمبير. إذا نظرنا للكرة الأرضية في أية لحظة، فإننا نرى فيها 2000 عاصفة رعدية تحدث في اللحظة ذاتها. إن البرق لا ينحصر في العواصف الرعدية، بل تمت مشاهدة بعض أنواع البرق في الأعاصير الكبيرة، وفي البراكين، وفي العواصف الثلجية الضخمة. يمكن أن تمتد شرارة البرق إلى أكثر من عشرة كيلو مترات أفقيًّا.

كيف يحدث البرق

نعلم من قوانين الكهرباء أنه عندما تلتقي الشحنات المتعاكسة ينتج عنها ومضة أو شرارة كهربائية، وهذا ما يحدث في البرق. فالغيوم تتكون نتيجة تجمع جزيئات البخار المرتفع من الأرض، هذه الجزيئات تكون محمَّلة بشحنات كهربائية موجبة وسالبة نتيجة تفاعلها واحتكاكها واصطدامها. وكما هو مقرر، غالبًا ما تكون الشحنات السالبة، في أسفل الغيمة من الجهة القريبة من الأرض؛ وسبب ذلك هو تأثير الجاذبية التي تقوم بدورها في توزيع الشحنات، وتكون الشحنة الموجبة في أعلى الغيمة، وهذا يحدث في ما يسمى بـ”الغيوم الرعدية” التي تسبب البرق دائمًا.
عندما يكون هنالك زيادة في عدد الإلكترونات في أسفل الغيمة، يتولد عن ذلك حقل كهربائي سالب، ويقابل هذه الزيادة في أعلى الغيمة نقص للإلكترونات ولذلك يتولد الحقل الكهربائي الموجب.
وعندما تتجمع كميات مناسبة من الإلكترونات في أسفل الغيمة، تنتقل هذه الشحنات السالبة بواسطة الهواء الرطب الموجود بين الغيمة وسطح الأرض، وتقترب من سطح الأرض ذي الشحنة الموجبة، عند ذلك تتشكل قناة دقيقة جدًّا في قاعدة الغيمة. وينطلق بعد ذلك عبر هذه القناة، ما يسميه العلماء “الشعاع القائد” (Leader) من الغيمة باتجاه الأرض، وهذا الشعاع الذي يمرّ ويخطو بخطوات متتالية هو أول مرحلة من مراحل البرق.
وعندما يصل هذا القائد إلى الأرض وبفعل الحقل السالب الذي يحيط به، يجذب إليه الشحنات الموجبة الموجودة بالقرب من سطح الأرض، وتتحرك هذه الشحنات الموجبة باتجاه الشعاع القائد وتصطدم به على ارتفاع عشرات الأمتار عن سطح الأرض، وتتشكل قناة اتصال بين الغيمة والأرض. عندها تنهار عازلية الهواء ويصبح ناقلاً للكهرباء، ويتولد تيار كهربائي قوي ينير على شكل ومضة باتجاه الأعلى يدعى “طور الرجوع” (Return Stroke)، وهذه الضربة الراجعة هي ما نراه فعلاً، لأن معظم الضوء يتولد عنها.
وتصل سرعة شعاع البرق في هذه الضربة الراجعة إلى 160 ألف كيلو متر في الثانية، وتستغرق وسطيًّا بحدود 400 مايكرو ثانية، وتُنتج التيار الراجع والذي يقدر من 10 إلى 20 ألف أمبير. وبعد ذلك تمر فترة توقف مدتها من 3 وحتى 100 ميلي ثانية، ثم تتكرر العملية من جديد باستخدام القناة ذاتها والتي تم تأسيسها من قبل، وهكذا عدة ضربات.

حديث يفيض بالمعجزات

نأتي بعد هذه الحقائق العلمية لنرى الحقائق النبوية الشريفة، ونأتي لنعيش رحلة ممتعة مع كلام النبي الأميّ عليه صلوات الله وسلامه، الذي علّم العلماء، ونقارن ونتدبَّر دون أن نحمّل الحديث ما لا يحتمل من التأويل أو التفسير، ونتساءل: أليس هذا الحديث الشريف يطابق ويوافق مئة بالمئة ما توصل إليه العلماء اليوم؟
عن أبي هريرة رضي الله عنه قال: قال رسول الله صلى الله عليه وسلم: “وتُرسَل الأمانة والرَّحِم فتقومان جَنْبَتَي الصراط يمينًا وشِمالا، فيمرُّ أوَّلكُم كالبرق”، قال: قلت بأبي أنت وأمي، أي شيء كمرّ البرق؟ قال: “ألم تروا إلى البرق كيف يمرُّ ويَرْجِع في طرفة عين؟ ثم كمرّ الريح ، ثم كمرّ الطير وشَدِّ الرجال ، تجري بهم أعمالهم، ونبيّكُم قائمٌ على الصراط يقول ربِّ سَلِّمْ سَلِّمْ، حتى تَعْجِزَ أعمال العباد، حتى يَجيء الرجل فلا يستطيع السير إلا زحفًا” (رواه مسلم).
إذا تأملنا قوله عليه الصلاة والسلام: “ألم تروا إلى البرق كيف يمرُّ ويرجع في طرفة عين؟”، نلاحظ أنه يتطابق مع ما كشفه العلم مؤخرًا. فقد انتهى العلماء -كما رأينا- إلى أن البرق ما هو إلا شرارة كهربائية ضخمة تحدث نتيجة تلامس الشحنة الكهربائية السالبة الموجودة في الغيمة مع الشحنة الكهربائية الموجبة الموجودة في الأرض ، وأن هنالك طورين رئيسيين لا يمكن لومضة البرق أن تحدث من دونهما أبداً ، وهما طور المرور وطور الرجوع .
وتأمل معي هذه المصطلحات العلمية، فكلمة “Stepp” التي يستخدمها العلماء للتعبير عن المرحلة الأولى تعني “يخطو أو يمر”، أما كلمة “Return” التي يستخدمها العلماء للتعبير عن طور الرجوع تعني “يرجع”، بما يتطابق مع التعابير النبوية الشريفة.
وهذا يدلُّ على دقة الكلام النبوي الشريف ومطابقته للحقائق العلمية بشكل كامل. ولكن ماذا يعني أن يستخدم العلماء اليوم التعابير النبوية ذاتها؟
إنه يعني شيئًا واحدًا، ألا وهو أن الرسول الكريم حدثنا عن حقائق يقينية وكأننا نراها، وذلك قبل أن يراها علماء عصرنا هذا. ويدل أيضًا على إعجاز غيبي في كلام هذا النبي الأمي عليه الصلاة والسلام.
فمن الذي أخبره بأن العلماء بعده بأربعة عشر قرنًا سيستخدمون هذه الكلمات؟ ولو كان الرسول الأعظم صلى الله عليه وسلم قد تعلَّم هذه العلوم من علماء عصره، إذن لجاءنا بالأساطير والخرافات السائدة والتي كان يعتقد بها علماء ذلك الزمان.

إشارة إلى زمن البرق

هنالك إشارة رائعة في الحديث النبوي إلى الزمن اللازم الذي تستغرقه ضربة البرق، فقد حدده الرسول الأعظم عليه وآله الصلاة والسلام، بـ”طرفة عين”.
والعمل الذي قمت به ببساطة أنني بحثت في اكتشافات العلماء وقياساتهم الحديثة للزمن الذي تستغرقه موجة البرق ذهابًا وإيابًا، أي كم يستغرق البرق ليمرّ ويرجع؟
لقد وجدت بأن الزمن هو أجزاء قليلة من الثانية، ويختلف هذا الزمن من مكان لآخر ومن وقت لآخر. ومتوسط زمن البرق، هو عشرات الأجزاء من الألف من الثانية.
إذن، هل هنالك علاقة بين الزمن اللازم لضربة البرق، وبين الزمن اللازم لطرفة العين؟ وإذا كانت الأزمنة متساوية أو متقاربة إذن يكون الحديث الشريف قد حدَّد زمن ضربة البرق قبل علماء أمريكا بأربعة عشر قرنًا.
وكانت المفاجأة أنني عندما بحثت عن زمن طرفة العين والمدَّة التي تبقى فيها العين مغلقة خلال هذه الطرفة، وجدتُ بأن الزمن هو أيضًا عشرات الأجزاء من الألف من الثانية وسطيًّا، وهو ذاته الزمن اللازم لضربة البرق.
ووجدتُ بأن زمن ضربة البرق يختلف من غيمة لأخرى حسب بعدها عن الأرض، وحسب الظروف الجوية المحيطة، وحسب كثافة الغيوم ومدى تشبعها ببخار الماء، ولكن هذا الزمن يبقى مقدرًا بعدة عشرات من الميلي ثانية، وكذلك وجدتُ أن الزمن اللازم لطرفة العين، يختلف من إنسان لآخر حسب الحالة النفسية والفيزيولوجية والسن، ولكنه أيضًا يبقى مقدرًا بعدة عشرات من الميلي ثانية.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
المراجع
1. Martin A Uman, Lightning, Courier Dover Publications, 1984.
2. Leslie Mullen, Three bolts from the blue, www.nasa.gov, June 8, 1999.
3. Hugh Christian, Steven Goodman, Observing Lightning from Space, www.nasa.gov, 1998.
4. Steve Goodman, A Lightning Primer, www.nasa.gov
5. Flash Facts About Lightning, National Geographic News, June 24, 2005.
6. Uman MA. All about lightning, New York: Dover, 1986.
7. Time Converter, www.csgnetwork.com.
8. Susan Chollar, In the blink of an eye, Psychology Today, March, 1988

Leave a Reply

Your email address will not be published.