یک دیدگاه مشترک بین افراد وجود دارد که می‌گوید تلفن‌های همراه می توانند یک دستگاه بالقوه برای جذب صاعقه باشند و بعضا افراد متخصص برق هشدار می‌دهند که تلفن همراه به‌دلیل فراهم آوردن مسیر با مقاومت کم، باعث عبور اضافه ولتاژ ناشی از صاعقه از شخص صاحب تلفن همراه می‌شود. افراد دیگری هم هستند که معتقدند تلفن‌های همراه از طریق امواج رادیویی همراه با دستگاه‌ها، به فردی که از آنها استفاده می‌کند شوک وارد می‌کنند.

در این مقاله ما در مورد نحوه تولید صاعقه صحبت می‌کنیم و در ادامه امکان جذب صاعقه توسط تلفن همراه را بررسی می‌کنیم.

صاعقه‌ی ابر به زمین

با مکانیزمی که هنوز به طور کامل درک نشده است، شارژ الکتریکی در ابرهای بزرگ باران‌زا از هم جدا می‌شوند به طوری که قسمت پایین یک ابر بار منفی می‌گیرد در حالی که قسمت بالایی آن دارای بار مثبت است. این امر در بیش از ۹۰ درصد موارد صدق می‌کند، تنها تعداد نسبتا کمی از ابرها دارای قطبیت معکوس یعنی پایین ابر بار مثبت و بالای ابر دارای بار منفی در جداسازی بار الکتریکی هستند. تجمع بار در ابرها بدون توجه به آنچه روی زمین است رخ می‌دهد شکل می‌گیرد. علاوه بر بار منفی در پایین ابر، بسته های کوچکی از بار مثبت نیز در این قسمت وجود دارند. زمانی که این بار به اندازه کافی بزرگ شود یعنی اختلاف ولتاژی به بزرگی ۱۰۸ یا ۱۰۹ ولت نسبت به زمین ایجاد شود، یک شکست عایقی موضعی در هوا رخ می دهد که به آن رهبر صاعقه (Leader) می‌گویند و از ابر به سمت زمین برای حدود ۵۰ متر گسترش می‌یابد. این رهبر که رهبر گام اول نامیده می‌شود، پس از طی مسیری (حدودا 50 متر) متوقف می‌شود. سپس یک رهبر گام بعدی از ابر گسترش می‌یابد که گام اصلی را در بر می‌گیرد و برای ۵۰ متر اضافی یا بیشتر امتداد می‌یابد. این روند پیشرفت تا زمانی ادامه پیدا می‌کند که یکی از شاخه‌های این رهبر گام در فاصله ۵۰ تا ۱۰۰ متری زمین یا شیئی روی زمین باشد. در این حالت به دلیل تجمع بار بر روی زمین یا شی روی زمین، جریانی رو به بالا به کانال هدایت کننده‌ی صاعقه متصل می‌شود (Streamer) و یک حرکت بازگشتی از کانال اصلی بالا می‌رود و همه شاخه‌های آن را روشن می‌کند. به ویدئوی زیر دقت کنید:

فیلم 1: Stepped Leader And Streamer Of Lightning

به این جریان بسیار روشن "ضربه صاعقه" گفته می‌شود. سرعت ضربه صاعقه برابر با سرعت نور که حدود 108*3 متر بر ثانیه است می‌باشد. پس از اولین ضربه بازگشتی، درخشندگی کانال برق تا حد زیادی کاهش می‌یابد. همانطور از ویدئو فوق مشخص است ممکن است که دوباره یک توپ نورانی دیگر (Dart Leader) از کانال اصلی، بدون درست کردن انشعاب در مسیرهای مختلف (Leader) پایین بیاید، و مستقیما به نقطه قبلی اصابت صاعقه به زمین برخورد نماید. سپس دومین ضربه به این کانال اولیه با درخشندگی فوق العاده بالا می‌رود. مجموع همه ضربه‌های صاعقه از یک منطقه در ابر، یک فلاش صاعقه (Lightning Flash) نامیده می‌شود. یک فلاش صاعقه شامل حرکت و برگشت اولیه ضربه صاعقه و تمام حرکت های بازگشتی بعدی است.

بحث کردن در مورد مسیر حرکت صاعقه معنای کمی دارد مگر اینکه شرایط به دقت تعریف شده باشد. در فلاش معمول صاعقه، بار منفی از ابر به زمین حرکت می‌کند، بنابراین مسیر جریان مرسوم از زمین تا ابر است. رهبر صاعقه (Stepped Leader) و نور رهبرهای بعدی (Dart Leader) از ابر به زمین حرکت می‌کنند در حالی که نور بازگشتی از زمین به سمت ابر حرکت می‌کند. احتمالا بهتر است به یک مسیر صاعقه اشاره کنیم به جای این که نشان دهیم صاعقه به یک جهت خاص حرکت می کند.

جذب صاعقه
به جز در زمانی که سازه‌های بلند مانند برج‌های رادیویی یا ساختمان‌های بیش از ۶۰ متر ارتفاع در زیر ابر قرار دارند، حرکت رهبر صاعقه ادامه خواهد یافت و بدون توجه به آنچه روی زمین است پایین خواهد رفت. زمانی که یکی از شاخه‌های رهبر صاعقه یک قدم بالاتر، در فاصله ۵۰ تا ۱۰۰ متری زمین و یا یک شی روی زمین قرار دارد، یک جریان رو به بالای برگشتی (Streamer) از شی به کانال پیشرو قدم خواهد گذاشت و حرکت برگشت را آغاز خواهد کرد. یک شی روی زمین فقط صاعقه‌ای را که در نزدیکی آن پیشروی می‌کند، می تواند به خود جذب کند. به عنوان مثال یک قایق بادبانی کوچک در وسط یک دریاچه، صاعقه را از سراسر دریاچه به سوی خود جذب نخواهد کرد، بلکه فقط صاعقه‌ای را جذب خواهد کرد که در نزدیکی قایق اصابت کند. برای سازه‌های بلند، رهبر گام ممکن است از سازه شروع کرده و به سمت ابر بالای خود حرکت کند، به طوری که این صاعقه توسط یک شی روی زمین ایجاد می‌شود. برای سازه‌هایی که کمتر از ۶۰ متر ارتفاع دارند، کمتر از ۱۰ درصد از فلاش‌ها به سمت بالا هستند. یک فلاش صاعقه به دلیل امواج شوک ناشی از گرمای ناگهانی هوا در مسیر صاعقه، رعد را تولید می‌کند. رعد به ندرت در حدود 24 کیلومتر دورتر از حرکت شنیده می‌شود، بنابراین صدای رعد نشان می‌دهد که صاعقه در فاصله‌ی دور از شخص مشاهده کننده قرار دارد.

مخروط یا منطقه حفاظت

همانطور که اشاره شد یک شی بلند باعث جذب صاعقه‌ای می‌شود که در مجاورت آن در حال پیشروی است. برای چندین سال، روش‌های مختلفی جهت ارزیابی حفاظت از یک شی با ارتفاع کمتر که نزدیک یک شی بلندتر است پیشنهاد شد. یک روش پیشنهاد شده این است که یک مخروط حفاظت که در اطراف یک جسم عمودی فلزی (مانند یک پایه فلزی بلند) وجود دارد، می‌تواند شرایطی را فراهم نماید که اگر داخل حجم مخروطی قرار داشته باشیم از برخورد صاعقه در امان بمانیم (شکل 1).

شکل 1: مخروط حفاظت

صاعقه تمایل به برخورد به پایه فلزی به جای شی در این حجم را دارد. این مخروط دارای حفاظت کامل نیست و گزارش‌های متعددی از برخورد صاعقه به اشیا در این مخروط حفاظت وجود دارد. مناطق دیگر جهت حفاظت، با در نظر گرفتن فاصله پیموده شده توسط رهبر صاعقه برای آخرین پرش، در طراحی سیستم های حفاظت از صاعقه مورد استفاده قرار می‌گیرند. در استفاده از مفهوم مخروط حفاظت، مشخص است که احتمال اصابت صاعقه به یک شی در صورتی وجود دارد که ناحیه مخروط ارتفاع آن شی، در ارتفاعی بالاتر از منطقه حفاظت مخروط شی بلندتر باشد (شکل 2).

شکل 2: محدوده حفاظت میله فرانکلین

یک شی با ارتفاع H تمایل به جذب صاعقه‌ای را دارد که به ناحیه‌ی مدور آن (پایین مخروط) با شعاع H برخورد می‌کند. اشیائی که در منطقه محافظت قرار دارند حتی اگر به طور مستقیم مورد اصابت قرار نگیرند، می توانند به وسیله صاعقه آسیب ببیند. گاهی اوقات دلیل آن عبور بخشی از صاعقه از جسم کوچکتر است (Sideflash - شکل 3).

شکل 3: Sideflash

هنگامی که صاعقه به جسم برخورد می‌کند، یک ولتاژ بزرگ را به زمین منتقل می‌کند که این ولتاژ می‌تواند در امتداد مسیر زمین گسترش یابد. دلیل به‌وجود آمدن این ولتاژ بزرگ، دامنه بسیار بالای جریان صاعقه است که به صورت پالسی و در زمان بسیار کوتاهی (در حد میکرو ثانیه) به زمین اعمال می‌شود. جریان صاعقه باعث ایجاد ولتاژهای بالا به دلیل مقاومتی که در مسیر خود می‌بیند (مانند مقاومت جسم مورد اصابت و مقاومت در اتصال به زمین جسم) می‌شود. وقتی که جسم مورد نظر دارای ولتاژ بالا نسبت به زمین می‌شود، می تواند صاعقه را به جسم کوچکتر از خود نیز انتقال دهد (Sideflash).

برق یار مشاور شما در موضوع حفاظت در برابر صاعقه

جذب صاعقه توسط تلفن همراه

احتمال اینکه یک تلفن همراه توسط صاعقه مورد اصابت قرار گیرد، بسیار نامحتمل است. اما می تواند به عنوان تابعی از فرد استفاده کننده از تلفن مورد اصابت قرار گیرد (Sideflash). تلفن‌های همراه که در یک محیط بسته در روزهای با آب و هوای طوفانی مورد استفاده قرار می‌گیرند کاملا ایمن هستند، چون هیچ سیمی وجود ندارد که از طریق آن تخلیه الکتریکی صورت گیرد.

این باور که صاعقه می تواند از طریق امواج رادیویی عبور کند کاملا بی پایه است.

همچنین یک باور عمومی نیز وجود دارد که در زمانی که از تلفن‌های همراه در بیرون استفاده می شوند، می‌تواند باعث جذب صاعقه شود چون برق به فلز جذب می شود!! فارغ از احتمال رخ دادن چنین چیزی در نظر داشته باشید که گوشی های همراه معمولا حاوی مقادیر ناچیز فلز هستند.