תשובה אחת
זרם חשמלי, כפי שוודאי היית יכולה לנחש, חיב על-פי הגדרתו לזרום ממקום למקום. מכאן שזרם חשמלי לא יכול
להיות
בשום מקום, אפילו לא בענן. מה שיכול
להיות
במקום אחד - נגיד בענן - זה מטען חשמלי.
מה זה מטען חשמלי? בליבם של אטומים שוכן גרעין ובו פרוטונים בעלי מטען חיובי. את הגרעין סובב ענן של אלקטרונים בעלי מטען שלילי. כשבאטום יש יותר אלקטרונים מאשר פרוטונים, אנו אומרים שלאטום יש מטען שלילי. כשיש יותר פרוטונים מאלקטרונים, המטען חיובי. אטומים בעלי מטענים שליליים דוחים אלה את אלה, ונמשכים אל עבר אטומים עם מטענים חיוביים, ממש כמו קטבים של מגנט.
עכשיו: כשיש במקום אחד מטען שלילי ובמקום אחר מטען חיובי, וכשבין שני המקומות האלה יש נתיב שמאפשר תנועה חופשית של אלקטרונים - אזי החשמל זורם מהמקום האחד לשני.
איך זה קשור
הברק הקלאסי - זה שעובר בין ענן לאדמה - נוצר משום שבתחתיתם של ענני סערה (קומולונימבוסים, אם את רוצה לדייק) נוטה להיווצר הרבה מאד מטען שלילי. אף-אחד לא יודע בדיוק למה. ההשערה המקובלת היא שיש לזה קשר לחיכוך בין טיפות המים והקרח בתוך הענן, חיכוך שמשחרר את האלקטרונים מהאטומים ומשאיר אותם בתחתית הענן. חיכוך דומה גם אחראי לחשמל הסטאטי שנוצר לפעמים כשמסתרקים, הולכים על שטיח, או לובשים סוודר. זה כנראה מקור האגדה על "התנגשות של עננים" שהזכרת בשאלתך.
המטען השלילי שבתחתית הענן חזק עד כדי כך שאפשר לחוש אותו על האדמה. למעשה, הוא מטיל מעין "צל של מטען חיובי" במקומות שהוא נמצא מעליהם. אם תעמדי על הצל שמטיל ענן שכזה, המשיכה הטבעית בין המטען החיובי שיווצר בגופך למטען השלילי שבתחתית הענן תגרום לשערותיך לסמור. אם זה קורה כדאי לך לתפוס מרחק, כי השלב הבא עלול להיות שהשדה החשמלי יגרום לאלקטרונים שבאוויר מעלייך להשתחרר, וכשהאלקטרונים משוחררים, החשמל יכול לזרום. ואז השערות שלך כבר לא יסמרו, הן יתפחמו. תהליך זה שבו האלקטרונים שבאוויר משתחררים נקרא "יינון", וגאז מיונן שכזה נקרא גם בשם "פלאסמה".
בעת שהשדה החשמלי מיינן נתיב באוויר אל עבר האדמה, עולה לפעמים מהאדמה נתיב פלאסמה מקביל כדי לפגוש אותו. רק ברגע שבו נוצר נתיב מלא של פלאסמה מהענן אל האדמה יש לנו זרם חשמלי. זהו הברק.
אחת מתוצאות הלוואי של הזרימה החשמלית הזו היא שהאוויר בדרך מתחמם עד מאד ויכול להגיע לטמפרטורה של למעלה מעשרים ושבע אלף מעלות, בערך פי חמש חם יותר מפני השמש. החום האדיר הזה הוא הגורם לאור שאנחנו רואים, אבל גם לרעש שאנו שומעים. אוויר מתפשט כשהוא מתחמם, וכשמחממים אותו בבת-אחת לטמפרטורה כל-כך גבוהה הוא מתפשט במהירות גבוהה מאד. למעשה - אם להשתמש במינוח הטכני - הוא מתפוצץ. הרעם הוא גל ההדף של הפיצוץ הזה.
בברכה, אורי.
להיות
בשום מקום, אפילו לא בענן. מה שיכול
להיות
במקום אחד - נגיד בענן - זה מטען חשמלי.
מה זה מטען חשמלי? בליבם של אטומים שוכן גרעין ובו פרוטונים בעלי מטען חיובי. את הגרעין סובב ענן של אלקטרונים בעלי מטען שלילי. כשבאטום יש יותר אלקטרונים מאשר פרוטונים, אנו אומרים שלאטום יש מטען שלילי. כשיש יותר פרוטונים מאלקטרונים, המטען חיובי. אטומים בעלי מטענים שליליים דוחים אלה את אלה, ונמשכים אל עבר אטומים עם מטענים חיוביים, ממש כמו קטבים של מגנט.
עכשיו: כשיש במקום אחד מטען שלילי ובמקום אחר מטען חיובי, וכשבין שני המקומות האלה יש נתיב שמאפשר תנועה חופשית של אלקטרונים - אזי החשמל זורם מהמקום האחד לשני.
איך זה קשור
הברק הקלאסי - זה שעובר בין ענן לאדמה - נוצר משום שבתחתיתם של ענני סערה (קומולונימבוסים, אם את רוצה לדייק) נוטה להיווצר הרבה מאד מטען שלילי. אף-אחד לא יודע בדיוק למה. ההשערה המקובלת היא שיש לזה קשר לחיכוך בין טיפות המים והקרח בתוך הענן, חיכוך שמשחרר את האלקטרונים מהאטומים ומשאיר אותם בתחתית הענן. חיכוך דומה גם אחראי לחשמל הסטאטי שנוצר לפעמים כשמסתרקים, הולכים על שטיח, או לובשים סוודר. זה כנראה מקור האגדה על "התנגשות של עננים" שהזכרת בשאלתך.
המטען השלילי שבתחתית הענן חזק עד כדי כך שאפשר לחוש אותו על האדמה. למעשה, הוא מטיל מעין "צל של מטען חיובי" במקומות שהוא נמצא מעליהם. אם תעמדי על הצל שמטיל ענן שכזה, המשיכה הטבעית בין המטען החיובי שיווצר בגופך למטען השלילי שבתחתית הענן תגרום לשערותיך לסמור. אם זה קורה כדאי לך לתפוס מרחק, כי השלב הבא עלול להיות שהשדה החשמלי יגרום לאלקטרונים שבאוויר מעלייך להשתחרר, וכשהאלקטרונים משוחררים, החשמל יכול לזרום. ואז השערות שלך כבר לא יסמרו, הן יתפחמו. תהליך זה שבו האלקטרונים שבאוויר משתחררים נקרא "יינון", וגאז מיונן שכזה נקרא גם בשם "פלאסמה".
בעת שהשדה החשמלי מיינן נתיב באוויר אל עבר האדמה, עולה לפעמים מהאדמה נתיב פלאסמה מקביל כדי לפגוש אותו. רק ברגע שבו נוצר נתיב מלא של פלאסמה מהענן אל האדמה יש לנו זרם חשמלי. זהו הברק.
אחת מתוצאות הלוואי של הזרימה החשמלית הזו היא שהאוויר בדרך מתחמם עד מאד ויכול להגיע לטמפרטורה של למעלה מעשרים ושבע אלף מעלות, בערך פי חמש חם יותר מפני השמש. החום האדיר הזה הוא הגורם לאור שאנחנו רואים, אבל גם לרעש שאנו שומעים. אוויר מתפשט כשהוא מתחמם, וכשמחממים אותו בבת-אחת לטמפרטורה כל-כך גבוהה הוא מתפשט במהירות גבוהה מאד. למעשה - אם להשתמש במינוח הטכני - הוא מתפוצץ. הרעם הוא גל ההדף של הפיצוץ הזה.
בברכה, אורי.
באותו הנושא: