تخطَّ إلى المحتوى
EN
العالم الطبيعي

برق الكرة

الكرات المتوهجة التي تظهر أثناء العواصف الرعدية — وُصفت ثمانية قرون، وقِيست مرة واحدة، وما زالت بلا تفسير.

برق الكرة ظاهرة جوية نادرة تظهر فيها كرة مضيئة، قطرها عادة 10 إلى 20 سنتيمتراً، تطفو أو تنجرف من ثوان إلى دقيقة أثناء عاصفة رعدية أو بعدها. تعود التقارير إلى 1195 على الأقل، لكن البيانات الآلية شبه معدومة: في يوليو 2012 فقط سجّل باحثون في الصين طيف انبعاث كرة طبيعية، فوجدوا خطوط السيليكون والحديد والكالسيوم التي تشير إلى تربة متبخرة. تستطيع التجارب المخبرية صنع كرات متوهجة مشابهة بصرياً، لكن لم يُثبت أحد أنها الشيء نفسه، ولا يلقى أي تفسير قبولاً واسعاً.

برق أثناء عاصفة رعدية، وهي الظروف التي يُبلَّغ فيها عن برق الكرة.
برق أثناء عاصفة رعدية، وهي الظروف التي يُبلَّغ فيها عن برق الكرة. · Maxime Raynal from France · CC BY 2.0
القطر النموذجي (مراجعة أدبيات)غالباً 10 إلى 20 سنتيمتراً (4 إلى 8 بوصات)
العمر النموذجيمن ثانية إلى أكثر من دقيقة
في هذا المقال
  1. 1نظرة عامة
  2. 2السمات والقياسات النموذجية
  3. 3الندرة والتوثيق
  4. 4شهادات مفصّلة
  5. 5الرصد الطيفي في 2012
  6. 6التفسيرات العلمية
  7. 7محاولات المختبر
  8. 8الخط الزمني
  9. 9أسئلة شائعة
  10. 10أهم التواريخ
  11. 11الأسئلة الشائعة
  12. 12خريطة المعرفة

نظرة عامة

برق الكرة ظاهرة تُوصف بأجسام كروية مضيئة تُربط عادةً بالعواصف الرعدية، ويتراوح حجمها في الروايات من حبة البازلاء إلى عدة أمتار 1Turritopsis dohrnii · Wikipedia ↗. وهي نادرة إلى حدّ بعيد؛ إذ يُعتقد أن صاعقة واحدة من مليون تنتجه، ومع ذلك توجد أكثر من 10,000 رواية مكتوبة عنه . وتتفاوت مدة بقائه من ثانية إلى أكثر من دقيقة، وقد يخبو أو ينفجر بعنف 1.

تضبط مراجعة أدبيات في 1972 صورة كرة نموذجية قطرها غالباً 10 إلى 20 سنتيمتراً وسطوعها يقارب مصباحاً منزلياً، مع تحذير من الإفراط في الاعتماد على شهود العيان 1. وتصف الجمعية الملكية للأرصاد الجوية الجسم الكروي اللامع بمتوسط قطر نحو 25 سنتيمتراً، وأحياناً عدة أمتار 2Making the headlines: Researchers discover the earliest report of ball lightning in England · Royal Meteorological Society ↗. أما مادة تعليمية في الأرصاد المتوسطة فتضع برق الكرة النموذجي بين 1 سنتيمتر و1 متر، وتربطه بصاعقة أرضية تتفاعل مع عناصر التربة والهواء 3Thunder and Lightning | UCAR Center for Science Education · UCAR / NSF NCAR ↗.

يُروى أن برق الكرة يتراوح حجماً من كرة غولف إلى سيارة صغيرة، ويدوم من ثوان إلى دقائق . وتُقدَّر حرارته بأقل من البرق الأم، إذ يبلغ حدّه الأعلى أقل من 15,000 إلى 30,000 كلفن 1. وقد تسخّن صاعقة واحدة الهواء المحيط إلى نحو 30,000 درجة مئوية فتحوله إلى بلازما متوهجة 3.

1. السمات والقياسات النموذجية

يقدّم الرصد الميداني لكرة البرق صورةً نموذجية يغلب عليها القطر الصغير؛ فالشهود يصفون عادةً كرات نار طافية بحجم قبضة اليد تدور وتحوم وقد تنفجر في النهاية . غير أن هذه الصورة ليست مطّردة، إذ تتباين الروايات تبايناً واسعاً في الحجم والسلوك. ويُنبّه إلى أن معظم الروايات الحديثة أقل إثارة بكثير من حادثة الكنيسة في 1638 التي وُصفت فيها كرة نار بقطر 2.4 متر حطمت المقاعد والنوافذ وملأت الكنيسة بدخان كبريتي كريه ، وهي الحادثة التي أسفرت عن 4 قتلى ونحو 60 جريحاً 1.

صاعقة من السحاب إلى الأرض، وهي المحفّز الذي تفترضه نظرية بخار التربة.
صاعقة من السحاب إلى الأرض، وهي المحفّز الذي تفترضه نظرية بخار التربة. · Donsanchoys · CC BY 4.0

أما الحجم الظاهري في السياقات المرصودة حديثاً فقد بلغ نحو 5 أمتار على الفيديو، عبر مسار 15 متراً . ويقترب من ذلك ما سُجّل في المختبر الأوروبي للعواصف الشديدة في 2022 من جسم محترق مصفر بألسنة لهب على مسار متعرج نحو 15 متراً فوق طريق 1. وفي المقابل وصف مراقب في كمبريا في يوليو 2013 بقعة عشب متوهجة بقطر 60 سنتيمتراً تبعها ضوء برتقالي أصفر يعبر أمامها مباشرة أثناء عاصفة .

وتُقاس سرعة هذه الأجسام أفقياً بنحو 8.6 متر في الثانية، أي ما يعادل 28 قدماً في الثانية 1. ويُستدل على مداها الزمني من تسجيلات قصيرة لا تتجاوز طول الفيديو المسجل فيها 1.64 ثانية فيديو رقمي، أو 0.78 ثانية بتردد 3000 إطار في الثانية 1. أما في المختبر فتشمل النظائر كرات نار بالموجات الدقيقة، وكرات تفريغ مائي، وأقواس رقائق سيليكون، وحلقات بلازما تدوم نحو 200 ميلي ثانية فقط 1.

2. الندرة والتوثيق

يُقدَّر تكرار برق الكرة بنحو 1 من كل مليون صاعقة، وهو تقدير يجعله من أندر الظواهر الجوية المرصودة . ومع ذلك فإن هذا الندرة الفيزيائية لا تعني غياب الشهادات عنه، إذ توجد أكثر من 10,000 رواية مكتوبة تصفه . والتفسير الظاهري لهذا التعارض أن الندرة تُقاس باحتمال الحدوث في كل صاعقة، لا بعدد من شاهدوه وسجّلوه على مدى الزمن .

صاعقة قريبة. يُعتقد أن صاعقة واحدة من مليون تنتج برق الكرة.
صاعقة قريبة. يُعتقد أن صاعقة واحدة من مليون تنتج برق الكرة. · C. Clark · Public domain

وإذا كانت الصاعقة الواحدة قد تسخّن الهواء المحيط إلى نحو 30,000 درجة مئوية فتحوله إلى بلازما متوهجة، فإن هذا السياق الطاقي هو ما يجعل رصد برق الكرة وتوثيقه أمراً بالغ الصعوبة 3. ويضاف إلى ذلك أن الطيف المسجل حمل خطوط انبعاث السيليكون المتعادل والكالسيوم والحديد والنيتروجين والأكسجين، لا نيتروجين الوميض الأم المؤين 1. وهذا الاختلاف في البصمة الطيفية يزيد الحاجة إلى توثيق دقيق يمييز برق الكرة عن الوميض الاعتيادي 1.

الندرة في مقابل الغزارة

التكرار المقدّر: نحو 1 من كل مليون صاعقة

الروايات المكتوبة: أكثر من 10,000 رواية

وميض السطوع: نحو 100 هرتز، ربما من خط كهرباء 50 هرتز

3. شهادات مفصّلة

في العاصفة الكبرى سنة 1638، شهد كنيسةً في ديفون شهودٌ رأوا كرة نار بلغ قطرها 2.4 متر، فحطمت المقاعد والنوافذ وملأت الكنيسة بدخان كبريتي كريه. وقد حفظت الرواية تفاصيل المشهد على نحو يجعلها من أوضح ما وُصف من ظواهر البرق الكروي في فضاء مغلق. ويظل هذا الوصف مرجعاً في مقارنة الحوادث اللاحقة بما حملته من أثر مادي مباشر.

عاصفة رعدية فوق ريف مفتوح، حيث تنشأ معظم روايات برق الكرة.
عاصفة رعدية فوق ريف مفتوح، حيث تنشأ معظم روايات برق الكرة. · Thomas Bresson · CC BY 3.0

وفي كمبريا في يوليو 2013، وصف مراقب بقعة عشب متوهجة بلغ قطرها 60 سنتيمتراً، تبعها ضوء برتقالي أصفر يعبر أمامها مباشرة أثناء عاصفة. ويجمع هذا الرصد بين أثر أرضي محدود المساحة وضوء عابر في اللحظة نفسها. وهو من الشهادات القليلة التي تربط بين موضع على الأرض وحركة ضوئية قريبة منه.

وسجّل المختبر الأوروبي للعواصف الشديدة في 2022 جسمًا محترقاً مصفراً بألسنة لهب، تحرك على مسار متعرج نحو 15 متراً فوق طريق. 1 ويضيف هذا السجل صورةً حركية للظاهرة فوق سطح ممتد لا داخل بناء. 1 كما يوثّق اقتران الجسم المحترق بألسنة اللهب بمسار غير مستقيم. 1

4. الرصد الطيفي في 2012

لم يكن رصد برق الكرة حدثاً مبحوثاً عنه في الأصل، بل جاء مصادفةً خلال بحث عادي في البرق على هضبة التبت، بينما كان الفريق يصوّر صواعق عادية. وقد نُشر الطيف الطبيعي الوحيد المنشور في Physical Review Letters في 2014، وهو ما يمنح هذا الرصد مكانة مرجعية في دراسة الظاهرة.

التُقط الطيف على مسافة 0.9 كيلومتر، أي ما يعادل 900 متر من موقع الرصد. وقد تكوّن برق الكرة إثر صاعقة أرضية ثم انجرف أفقياً، وهو ما أتاح تسجيله بالمنظومة البصرية.

حمل الطيف المسجل خطوط انبعاث السيليكون المتعادل والكالسيوم والحديد والنيتروجين والأكسجين. 1 والملاحظة الجوهرية أن الطيف خلا من نيتروجين الوميض الأم المؤين، وهو ما يميزه عن طيف الصاعقة التي ولّدته. 1

قد يعكس وميض بتردد 100 هرتز في سطوع الكرة وفي انبعاث الأكسجين والنيتروجين وجود خط نقل كهربائي قريب بجهد عالٍ وتردد 50 هرتز. 1 وهو احتمال يفتح باباً لتفسير التردد المرصود في ضوء البيئة الكهربائية المحيطة بموقع الرصد. 1

5. التفسيرات العلمية

تذهب نظرية التربة إلى أن البرق يبخّر معادن السيليكات الموجودة في الأرض، فيتحرر السيليكون ويعيد تجمّعه في صورة جسيمات نانوية تتوهج حين تتأكسد في الهواء . وتقوم هذه الفرضية على أن الحرارة العالية تفصل الأكسجين عن سيليكا التربة، فيبقى سيليكون نقي يتكاثف هباءً مشحوناً يتوهج عند أكسدته من جديد . وبهذا تُفسَّر الكرة المضيئة بأنها سحابة من حبيبات السيليكون الدقيقة لا كتلة غازية متوهجة.

غير أن هذه التفسيرات لا ترقى إلى مرتبة النظرية المقبولة على نطاق واسع، حتى مع توفر الطيف في متناول الباحثين 1. وترتد جذور الفرضيات إلى عقد 1840، حين أدخل الطبيب الإنجليزي وليام سنو هاريس الظاهرة إلى دائرة العلم 1. ويبقى السجل العلمي للظاهرة محدود الدلالة، على ما يشير إليه تعليق مارتن أومان في هذا الشأن.

6. محاولات المختبر

لم يقتصر السعي إلى فهم برق الكرة على المشاهدة الميدانية، بل امتدّ إلى المختبر حيث تُصنَّع نظائر تحاكي سلوكه. ومن أبرز هذه النظائر كرات نار تُولَّد بالموجات الدقيقة، وكرات تفريغ مائي، وأقواس تنشأ عن رقائق السيليكون 1. وتُضاف إليها حلقات بلازما لا يدوم الواحد منها إلا نحو 200 ميلي ثانية، وهو عمر قصير يكفي لدراسة خصائصها العابرة 1. وبهذه الوسائل يحاول الباحثون محاكاة الظاهرة في ظروف مضبوطة بدل انتظار تكرارها في الطبيعة.

ويقدّم شهادات الشهود صورة نمطية للظاهرة تختلف عن صورتها المخبرية؛ فهم يصفون عادةً كرات نار طافية بحجم قبضة اليد، تدور وتحوم وقد تنفجر . غير أن معظم الروايات الحديثة أقل إثارة بكثير من الحادثة القديمة التي وقعت في كنيسة سنة 1638 . وهذا الفارق بين هدوء المشاهدات المعاصرة وعنف الحادثة التاريخية يبرز الحاجة إلى مقاربة تجريبية دقيقة.

ففي عاصفة 1638 الكبرى، شهدت كنيسة في ديفون كرة نار بقطر 2.4 متر أحدثت دماراً واسعاً في الكنيسة وتركت أثراً كبريتياً في أرجائها . وتظل هذه الواقعة مقياساً يُقارَن به ما يُرصد اليوم من ظواهر أقل عنفاً. وعلى الرغم من المحاكاة المخبرية، فإن استعادة أثر بهذا الحجم تبقى خارج ما تتيحه النظائر المصنوعة.

7. الخط الزمني

  • 7 يونيو 1195
    أقدم تقرير معروف
    قرب لندن، دوّن جيرفاس الكانتربري رواية كرة نارية تهبط من سحابة كثيفة أثناء عاصفة 2 1
  • 2022
    كشف رواية إنجليزية مبكرة
    رواية إنجليزية كُشفت في 2022 تسبق أقدم وصف إنجليزي سابق بنحو 450 سنة 2
  • 2022
    سجل المختبر الأوروبي للعواصف الشديدة
    سجّل جسمًا محترقًا مصفرًا بألسنة لهب على مسار متعرج نحو 15 مترًا فوق طريق 1

8. أسئلة شائعة

هل برق الكرة ظاهرة حقيقية أم محض هلوسة بصرية؟

يوصف برق الكرة في الأدبيات العلمية بأجسام كروية مضيئة تتراوح من حجم حبة البازلاء إلى عدة أمتار، وتُربط عادةً بالعواصف الرعدية 1. ووجود هذا الوصف في المصادر العلمية يعني أن الظاهرة تُدرَس بوصفها موضوعاً قائماً بذاته، لا مجرد انطباع عابر. ويُروى أيضاً أنها تتراوح حجماً من كرة غولف إلى سيارة صغيرة، ويدوم ظهورها من ثوان إلى دقائق، وقد يخبو أو ينفجر بعنف . هذا التنوع في الحجم والمدة والسلوك هو ما يجعل من الصعب ردّها جميعاً إلى تفسير واحد.

لماذا يصعب تفسير برق الكرة رغم توفر قياس طيفي له؟

وُصف تعليق نُشر في Physics بأنه أول قياس لطيف انبعاث برق الكرة، ووجد عناصر تربة متوافقة مع نظرية شائعة . غير أن قياساً واحداً لا يكفي لبناء تفسير قاطع لظاهرة بهذا التنوع. فبرق الكرة يظهر بأحجام تختلف من حبة البازلاء إلى عدة أمتار، ويرتبط عادةً بالعواصف الرعدية 1. كما أن مدته تتفاوت من ثوان إلى دقائق، وقد ينتهي بخبوّ أو بانفجار عنيف . هذا التباين في الخصائص يجعل من العسير تعميم نتيجة قياس منفرد على كل الحالات المرصودة.

هل يمكن إنتاج برق الكرة في المختبر؟

تشير النتائج المستخلصة من أول قياس لطيف انبعاث برق الكرة إلى وجود عناصر تربة متوافقة مع نظرية شائعة . وهذا الربط بعناصر التربة يفتح الباب أمام فرضية أن الظاهرة قد ترتبط بمكوّنات أرضية، وهو ما يسهّل تصور دراستها في ظروف مضبوطة. لكن قاعدة الحقائق لا تتضمن أي إشارة إلى نجاح تجربة مختبرية في إنتاج برق الكرة. لذلك يبقى السؤال مفتوحاً، ولا يصح الجزم بإمكان الإنتاج المخبري أو استحالته.

لماذا يندر برق الكرة مع كثرة الروايات عنه؟

يرتبط برق الكرة عادةً بالعواصف الرعدية، ويظهر بأحجام تمتد من حبة البازلاء إلى عدة أمتار 1. ومع أن مدته قد تبلغ دقائق، فإنه قد يخبو أو ينفجر بعنف، وهذا يجعل لحظة رصده عابرة وصعبة التوقيت . ويضاف إلى ذلك أن أول قياس لطيف انبعاثه لم يُوصف بهذا الوصف إلا في تعليق نُشر في Physics ، مما يدل على ندرة القياسات الدقيقة. فكثرة الروايات لا تعني كثرة الفرص المتاحة للرصد المنهجي.

9. أهم التواريخ

  • 1195
    جيرفاس الكانتربري يسجل كرة نارية
    يصف الراهب جيرفاس آية عجيبة قرب لندن: سحابة داكنة أطلقت مادة بيضاء صارت كرة نارية تهبط نحو النهر. وقد حدد باحثو جامعة درم أنها على الأرجح أقدم وصف إنجليزي لبرق الكرة.
  • 1638
    العاصفة الكبرى في ويكومب-إن-ذا-مور
    أُبلغ عن كرة نار بطول ثمانية أقدام تضرب كنيسة القرية في ديفون وتقتل أربعة وتصيب نحو ستين وتترك رائحة كبريتية. وعزاها المعاصرون إلى الشيطان أو لهب الجحيم.
  • 1753
    جورج ريخمان يُقتل بكرة متوهجة
    أُصيب أستاذ سانت بطرسبورغ في جبهته بكرة نار فمات، وهو يكرر تجربة برق على طريقة فرانكلين في اجتماع الأكاديمية، بعد أن نزلت الكرة على الخيط العازل.
  • 1843
    برق الكرة يدخل الأدبيات العلمية
    أدخل الطبيب والباحث الكهربائي الإنجليزي وليام سنو هاريس الظاهرة إلى المجال العلمي، وتبعه فرانسوا أراغو من الأكاديمية الفرنسية في 1855.
  • 1988
    أول ندوة دولية لبرق الكرة
    بدأت اللجنة الدولية لبرق الكرة عقد ندوات دولية بلقاء في جامعة واسيدا بطوكيو، فمأسست البحث في الظاهرة.
  • 2000
    فرضية بخار التربة (السيليكون)
    اقترح جون إبراهامبسون وجيمس دينيس في Nature أن صاعقة على التربة تبخّر مركبات السيليكون، فتشع شبكة الجسيمات النانوية وهي تتأكسد في الهواء — وسُميت لاحقاً فرضية كتلة التراب.
  • 2012
    أول طيف لبرق كرة طبيعي
    صوّر فريق من جامعة شمال غرب الصين العادية بلانتشو حادثة برق كرة بمطيافين بلا شق على مسافة 900 متر في هضبة التبت أثناء دراسة برق عادي، فجمعوا 1.64 ثانية فيديو وطيفها.
  • 2014
    Physical Review Letters ينشر الطيف
    أفاد تسن ويوان وشيو بخطوط انبعاث السيليكون المتعادل والكالسيوم والحديد، وهي عناصر وفيرة في التربة، فمنح ذلك فكرة السيليكون المتبخر أقوى دعم لها وأثار تعليقاً في Physics بعنوان «أول طيف لبرق الكرة».
  • 2022
    المختبر الأوروبي يسجل حالة جديدة
    خلال جبهة عاصفة رعدية كبيرة في النمسا السفلى، رأى مراقب جسماً محترقاً مصفراً بألسنة لهب يسير مساراً متعرجاً نحو 15 متراً فوق طريق قبل أن يختفي بعد ثانيتين.

10. الأسئلة الشائعة

ما أقدم رواية معروفة عن برق الكرة، ومن دوّنها؟

أقدم رواية معروفة تعود إلى 7 يونيو 1195 قرب لندن، دوّنها الراهب جيرفاس الكانتربري، وتحكي كرة نارية تهبط من سحابة كثيفة أثناء عاصفة 2.

هل كُشفت روايات أقدم مما كان معروفاً عن الظاهرة؟

رواية إنجليزية مبكرة كُشفت في 2022 تسبق أقدم وصف إنجليزي سابق بنحو 450 سنة 2.

هل قُتل أحد بسبب برق الكرة؟

تذكر المصادر أن جورج ريخمان قُتل بكرة نار في مختبره بسانت بطرسبورغ ، وأن كارثة ويكومب سنة 1638 أسفرت عن 4 قتلى ونحو 60 جريحاً بكرة نار قطرها 2.4 متر 1.

ما الذي رصده الفريق الصيني في هضبة التبت سنة 2012؟

سجّل تسن ويوان وشيو الكرة بمطيافين بلا شق على مسافة 0.9 كيلومتر وهي تتشكل من صاعقة أرضية وتنجرف أفقياً ، والتُقط الطيف في يوليو 2012 ونُشر في 17 يناير 2014 . وأفاد الفريق بأن الكرة تشكلت قرب الأرض، وسارت نحو خمسة أمتار، ثم خمسة عشر متراً أخرى قبل أن تختفي بعد أكثر من ثانية ونصف بقليل .

هل هناك تفسيرات تنكر أن برق الكرة جسم مادي؟

اقترح المتشككون أن برق الكرة مجرد صورة تبقية موجبة على الشبكية بعد وميض برق عادي ، وذهب بعض من قابلتهم Science News إلى أن قلة من الروايات قد تكون هلوسة يسببها مجال مغناطيسي لا أجساماً مادية 4Some 'ball lightning' reports may be hallucinations · Science News ↗. وتذهب نموذج كوراي إلى أن المجال المغناطيسي المتغير سريعاً لوميض برق قريب قد يهيّج العصبونات فينتج هلوسة شبيهة بالكرة 1، لكن فكرة الهلوسة لا تفسر الأضرار المادية التي يذكرها الشهود ولا الرصد المتزامن من عدة مراقبين 1.

ما أبرز العقبات التي تواجه تفسيرات البلازما والهباء، ومن أين جاءت هذه الفرضيات؟

تواجه تفسيرات البلازما عقبة أساسية هي أن البلازما الساخنة في الهواء تميل إلى إعادة الاتحاد والاختفاء، وإلى الارتفاع بعيداً 5Anatomy of a Lightning Ball · Science News ↗. ويجادل منظّرو الهباء بأن جسيمات دقيقة تتفاعل كيميائياً وكهرومغناطيسياً داخل الكرة، وبعضهم يتصور كرة زغبية مشعة من الخيوط 5. وقد اقترح إبراهامبسون ودينيس في 2000 أن صاعقة على التربة تبخّر مركبات السيليكون، فتشع شبكة الجسيمات النانوية الناتجة وهي تتأكسد .

المراجع (9)

9 مصادر · دورية 1 · موقع 8

  1. 1Turritopsis dohrnii — Wikipedia موقع↩عرض المصدر
  2. 2Making the headlines: Researchers discover the earliest report of ball lightning in England — Royal Meteorological Society موقع↩عرض المصدر
  3. 3Thunder and Lightning | UCAR Center for Science Education — UCAR / NSF NCAR موقع↩عرض المصدر
  4. 4Some 'ball lightning' reports may be hallucinations — Science News موقع↩عرض المصدر
  5. 5Anatomy of a Lightning Ball — Science News موقع↩عرض المصدر
  6. 6Ball lightning - Wikipedia — Wikipedia موقععرض المصدر
  7. 7Ball Lightning | MetMatters — Royal Meteorological Society موقععرض المصدر
  8. 8Observation of the Optical and Spectral Characteristics of Ball Lightning — Physical Review Letters (APS) دوريةعرض المصدر
  9. 9First Spectrum of Ball Lightning (Physics 7, 5) — American Physical Society موقععرض المصدر