האנרגיה האדירה של הברקים יכולה להרוג. אם נבין אותה נדע להתגונן טוב יותר מפניה – ואולי גם לנצל אותה לצרכינו

באוגוסט השנה התגלו בנורבגיה גופותיהם של יותר מ-300 איילי צפון שנקטלו בבת אחת ממכת ברק רבת עוצמה. תושבי נורבגיה הקדמונים היו בוודאי מייחסים אירוע כזה לאל הברקים הנורדי ת'ור, שבחר לנקום בעדר האומלל. כיום ההסברים שלנו מבוססים יותר, אך עדיין נשאלת השאלה איך יכול ברק יחיד לגרום לנזק כה רב, וכיצד נוכל להתגונן מפניו.

כדי לענות על כך חשוב להבין שברקים הם תוצר של פריקת מטען חשמלי סטטי, בדיוק כמו הזיק הלא נעים שנוצר כשאנחנו נוגעים בידית מתכת אחרי שצעדנו על שטיח עבה. חיכוך הרגליים בשטיח טוען את גופנו בחשמל סטטי, שנפרק בבת אחת לידית המתכת כשאנחנו נוגעים בה ויוצר תחושת חשמול, מעין ברק זעיר.

באופן דומה, עננים מכילים גושי קרח קטנים שמתנגשים אלה באלה ויוצרים חשמל סטטי רב שנאגר בעננים. חלקיקים בעלי מטען חיובי מצטברים בחלקו העליון של הענן ואילו החלקיקים בעלי המטען השלילי יורדים לתחתיתו. המטען השלילי המרוכז למטה מושך מטען חיובי מפני הקרקע. המשיכה הזאת, דרך שלוחות של חלקיקים שעוברים באוויר בונה מתח חשמלי שיכול להגיע לכמיליון וולט, וכאשר הם נפגשים המטען עובר במלואו מהענן לאדמה בעוצמה אדירה. זהו הברק.

מקור המטען החשמלי הוא אטומים ומולקולות באוויר, שצוברים מטען עקב חילופי האלקטרונים המהירים שגורם המתח החשמלי הרב. כאשר המטען העצום הזה נפרק לבסוף לעבר האדמה, הוא משחרר אנרגיה אדירה בצורת הבזק אור חזק המאפיין את הברק. מכיוון שהמפגש מתרחש קרוב לפני הקרקע, שובל האור של הברק נראה לרוב עולה מהקרקע לעבר הענן. בנוסף, התהליך פולט חום רב, שמלהיט את האוויר סביב הברק לטמפרטורה של יותר מ-27 אלף מעלות צלזיוס – טמפרטורה גבוהה יותר מפני השמש, וגורר התפשטות מהירה של האוויר שאנחנו מזהים כקול הרעם המלווה את הברק.

פגיעות של ברקים בקרקע נדירות יחסית – כרבע בלבד מכלל הברקים. רוב הברקים מתרחשים בתוך הענן עצמו או בין עננים סמוכים. למעשה בכל שנייה עוברים כמאה ברקים באטמוספרה של כדור הארץ.

יתכן שהאנרגיה האצורה בברקים מילאה תפקיד מפתח בהתפתחות החיים בכדור הארץ. האטמוספרה הקדומה של עולמנו הכילה תרכובות פשוטות למדי, כגון אמוניה, מימן, מתאן ואדי מים, ובעזרת חום וברקים נוצרו מהם חומרים אורגניים מורכבים יותר. ניסוי "המרק הקדמון" המהפכני של סטנלי מילר והרולד יורי הדגים את זה על ידי הדמיית התנאים בכדור הארץ הקדום בתוך כלי זכוכית המלא באותן תרכובות. כשחשפו את המערכת במשך שבוע לניצוצות חשמליים המדמים ברקים במשך שבוע התגלו בה תרכובות אורגניות מורכבות, וביניהן אפילו חומצות אמינו פשוטות – יחידות המבנה הנחוצות להרכבת חלבונים.

העפיפון של פרנקלין

את ההוכחה לכך שברקים הם תופעה חשמלית נהוג לייחס למדען והממציא האמריקאי בן המאה ה-18, בנג'מין פרנקלין, ולניסוי העפיפון המפורסם שלו. על פי הסיפור קשר פרנקלין מפתח לבסיס חוט עפיפון והעיף אותו בזמן סופת ברקים. עם תום הסופה העביר פרנקלין את ידו על המפתח והרגיש זרם – הוכחה לכך שהברקים טענו את המפתח. מהימנות הסיפור מוטלת עד היום בספק, שכן סביר להניח שפרנקלין היה נהרג מפגיעת ברק ישירה, אך ההוכחה נותרה בעינה.

כמו כל צורה של חשמל, ברק מחפש לנוע במהירות דרך מוליכים חשמליים כגון מתכות. לכן ברקים נוטים לפגוע דווקא בעצמים מתכתיים גבוהים כגורדי שחקים ועמודי חשמל, ואף במכוניות ומטוסים. המוליכים האלה מספקים מפלט למטען החשמלי הצבור בענן ומובילים אותו במהירות לקרקע, שם הוא מתפזר ונעלם.

הבעיה היא שגם גופם של בני אדם, בעלי חיים ועצים מוליכים חשמל ויכולים לספק לברק נתיב נוח לעבר הקרקע. בדרך כלל ברק יפגע בעצם הגבוה ביותר שנמצא בסביבתו, ולכן עצים הם מטרה מועדפת עבורו.

פגיעות ברק לא חייבות להיות ישירות, שכן החשמל מובל גם בתוך הקרקע למרחק משמעותי. מספיק לעמוד במרחק של כמה מטרים ממקום הפגיעה כדי להיות בסכנת התחשמלות ממשית. המוות ההמוני של האיילים הנורבגים נגרם בוודאי מכך שהם הצטופפו יחד קרוב למקום פגיעת הברק והתחשמלו מזרמי קרקע. המטען החשמלי הרב עלה מהאדמה דרך רגליהם וגרם לשיבושים במערכת העצבים שלהם, לדום לב ולמוות.


היה או לא היה? ניסוי העפיפון המפורסם של פרנקלין שהוכיח כי הברק הוא תופעה חשמלית | איור: Science Photo Library

התגוננות וניצול

יונקים הולכים על ארבע פגיעים לברקים יותר מבני אדם, מכיוון שיש להם יותר רגליים ולכן יותר נקודות מגע עם האדמה שמספקות יותר נתיבי זרימה. ככלל, הסכנה לפגיעת ברק גוברת ככל שנמצאים בגובה רב יותר ובמגע רחב יותר עם הקרקע. לכן, אם כבר נקלעתם לסופת ברקים בשטח פתוח, מומלץ לכם להשתופף ולשלב את הרגליים. כך, אם תיחשפו לזרמי קרקע, כשהרגליים נוגעות זו בזו, הזרם יוכל לעלות ברגל אחת ולרדת בשנייה בלי לשבש בדרכו את פעילותם של איברים חיוניים כמו הלב והמוח.

עם זאת הדרך הבטוחה ביותר להתגונן מברקים היא לשהות במבנה סגור הרחק ממשטחים מוליכים ושקעים חשמליים, בכלל זה גם בתוך מכונית. מוזר ככל שיישמע, שלדת המתכת של כלי רכב מתפקדת ככלוב פאראדיי ממגן, שחוסם שדות חשמליים מהנמצאים בתוכו (אפשר אפילו להכין כלוב פאראדיי בבית). היא גם מוליכה חשמל הרבה יותר טוב מגוף האדם, כך שהזרם מובל דרכה ישירות לאדמה בלי להשפיע על יושבי הרכב.

לחשמל האצור במכת ברק יש אנרגיה בסדר גודל של כחמישה מיליארד ג'ול – עוצמה אדירה שהספיקה בסרט "בחזרה לעתיד" לשלוח מכונית קדימה בזמן. אנרגיה הזו יכולה למעשה לכלכל את הצרכים האנרגטיים של משק בית יחיד למשך חודש. מכאן אפשר גם להבין את הפיתוי הרב של האפשרות לאגור ולנצל את אנרגיית הברקים, אך נכון להיום היא איננה בהישג ידינו.

הסופר מרק טוויין אמר בזמנו, "הבעיה אינה שיש יותר מדי טיפשים, אלא שהברק אינו מפוזר בצורה הנכונה", ותיאר כך במדויק את הקושי בניצול ברקים. לכידת הברקים יוצרת אתגר משמעותי בעיקר בשל חוסר היכולת שלנו לחזות היכן יפגע הברק הבא, שכן אין תבנית קבועה לאתרי פגיעות ברקים.

ניתן אמנם לכוון אותם באמצעות כליאי ברק מתכתיים גבוהים, אך גם אז יידרש ציוד מורכב ומתקני אחסון שנכון להיום אינם יכולים להתמודד עם פרץ כה אדיר של אנרגיה ולקלוט מספיק ממנה כדי להצדיק את עלותם. אין בזה לומר שבעתיד לא נצליח לעשות שימוש בחשמל מברקים, אך על פי הידע הקיים לא נראה סביר להניח שטכנולוגיה כזאת תהיה כלכלית מספיק כדי לשמש תחליף למקורות זמינים אחרים.

סרטון הממחיש כיצד להתגונן מפגיעת ברק בשטח פתוח, בעזרת כלוב פאראדיי מפתיע (באנגלית):