بار الکتریکی ابرها

  

در کتاب فیزیک سال اول دبیرستان بیان می شود که(در اغلب موارد پایین ابر بار منفی وبالای ابربار مثبت ایجاد می شود)چرا؟

عود هوا به طرف بالا در ابر کمولوس باعث مرتفع شدن ابر می شود که در قرآن به این ابرها کوههای آسمان گفته می شود

---

در کتاب فیزیک سال اول دبیرستان بیان می شود که(در اغلب موارد پایین ابر بار منفی وبالای ابربار مثبت ایجاد می شود)چرا؟

ود هوا به طرف بالا در ابر کمولوس باعث مرتفع شدن ابر می شود که در قرآن به این ابرها کوههای آسمان گفته می شود

برای پاسخ به این سوال ابتدا پدیده ترموالکتریک را شرح می دهم.

ترموالکتریک چیست؟

اگر بین دو نقطه اختلاف دما وجود داشته باشد یک جریان الکتریکی از نقطه گرم به سمت نقطه سرد ایجاد می شود.برعکس این پدیده نیز رخ میدهد یعنی جریان الکتریکی سبب اختلاف دما می شود.

*دانش آموزان با این پدیده در ترموکوپل برخورد می کنند.

*منظور از جریان الکتریکی همان جهت قراردادی حرکت بار مثبت است بنابراین در حقیقت در این پدیده با یدبگویم الکترون از نقطه سرد به نقطه گرم حرکت می کند.

*ازاین پدیده در ساخت مبرد ها(خنک کنندها)کمک می گیرند.

*تشکیل ابر به خاطر صعود هوا در منطقه ی کم فشار است یعنی در مرکز ابرها یک جریان بال سو وجود دارد که هوا را به سمت لایه های سرد می برددر نتیجه رطوبت هوا در برخورد با لایه سرد به علت میعان به بخار متراکم یا همان ابر تبدیل می شود.

ه وپایه بار الکتریکی در ابرها نیز همین جریان بالا سو در مرکز ابر می باشد.چرا؟

پاسخ۱:هنگامی که قطرات آب به سمت بالا کشیده می شوند به سرعت سرد می شوند در نتیجه یک لایه بسیار نازک یخ روی قطره ایجاد می شود(دقیقا مانند تخم مرغ که پوسته بیرونی جامد ونازک است اما داخل حجم زیاد مایع قرار دارد)پس پوسته سردتر از داخل می شود در نتیجه به علت پدیده ترموالکتریک الکترونها از پوسته یخی به سمت مایع داخل حرکت می کنند بنابراین پوسته بار مثبت ومایع داخلی بار منفی می گیرد.در ادامه حرکت بالا سو در اثر برخورد با یکدیگر قطرات شکسته می شوند پوسته ی یخی خرد شده به علت سبک بودن همراه جریان به طرف بالا می رود در حالی که قطره سنگین به طرف پایین حرکت می کند در نتیجه بارهای الکتریکی از هم جدا می شوند.

پاسخ۲:درابرهای طوفانی که تگرگ تشکیل می شود همین پدیده برای تگرگ رخ می دهد. زیرا تگرگ هنگام پایین آمدن به قطرات ریز آب برخورد کرده و با جذب گرما آنها را به بلورهای ریز یخ تبدیل می کنند.از طرفی چون سطح تگرگ گرما می گیرد از بلورها ی یخ گرمتر است پس در حین تماس با آنها الکترون از بلور یخ به طرف سطح تگرگ جابجا می شود.پس بلورهای سبک بار مثبت گرفته وهمراه جریان بالا سو به طرف بالای ابر کشیده می شوند وتگرگ ها ی سنگین به طرف پایین ابر می روند.

منبع:http://ff1355.blogfa.com/post/5

------------------------------------------------------------------------------------- یا بصورت خلاصه تر :

ار الکتریکی موجود در ابر ها با توجه به نوع ذرات موجود در ابر متفاوت است. ذرات و کریستالهای یخی دارای بار مثبت هستند و قطره های آب دارای بار منفی هستند.این ذرات در نقاط مختلف ابر قرار میگیرند. کریستالهای یخی با بار مثبت که سبکترند در قسمت بالای ابر و ذرات با بار منفی در قسمت پایین ابر قرار میگیرند

چگونگی تولید بارهای الکتریکی بطور دقیق نامعلوم است . نظریه های مختلفی در این زمینه وجود دارند و راه های مختلفی برای بار دار شدن قطره های باران ، تگرک ، بلورهای یخ و یا ایجاد یون ارائه می شود . از آن جمله می توان به اصطکاک ، برخورد ، انجماد ، ذوب یا اثر تر مو الکتریک اشاره کرد .
به عنوان مثال گفته میشود که دانه ی تگرک هنگام افتادن در اثر میدان الکتریکی هوای صاف ، قطبی می شود و پایین آن مثبت و بالای آن منفی است . برخورد یک بلور کوچک یخ یا قطره آب به قسمت پایین این دانه ی تگرک موجب می شود بار الکتریکی دانه ی تگرک منفی شود به ریزش ادامه دهد و ذره ی کوچک آب یا یخ که بار مثبت پیدا کرده با جریان های صعودی بالا می رود وبه این ترتیب جدایی بار رخ می دهد و میدان الکتریکی را تقویت می کند . پس در دانه های تگرک قطبش بزرگ تری ایجاد می شود و پدیده ادامه پیدا می کند .
در فرضیه ی دیگری با توجه به این که گاه دو نقطه از یخ اختلاف دما داشته باشیم، یخ قطبی می شود طرف گرم بار منفی و طرف سرد ، بار مثبت پیدا می کند . هنگام انجماد یک قطره ابتدا پوسته ی خارجی آن منجمد می شود. وقتی مایع درون آن منجمد شود ، با آزاد شدن گرمای نمان ذوب ، دمای سطح درونی پیوسته بیشتر از سطح بیرونی خواهد بود . پس سطح بیرونی بار مثبت پیدا می کند که با برخورد ذره ی دیگری ممکن است بشکند و خرده های یخ با بار مثبت که سبک هستند همراه جریان های صعودی به بالا می روند و با قیمانده ی قطره که بار منفی دارد به ریزش ادامه می دهد . به این ترتیب مقدار زیادی بار در پایین و بالای ابر ظاهر میشود .اندازه گیری های بار در درون ابر و میدان الکتریکی در سطح زمین ، نشان می دهند که قسمت پایین ابر دارای بار منفی ( حدود 40 کولن ) ، در حالی که قسمت بالایی آن به همان اندازه بار مثبت دار