سبب الرعد والبرق

يحدث الرعد بسبب التمدد السريع للهواء المحيط بمسار صاعقة البرق، وتستغرق صاعقة البرق بضعة أجزاء من الألف من الثانية لينقسم في الهواء.

البرق هو تفريغ للكهرباء، ويمكن لضربة صاعقة واحدة أن تسخن الهواء المحيط به إلى 30000 درجة مئوية (54000 درجة فهرنهايت)، ويتسبب هذا التسخين الشديد في تمدد الهواء بسرعة شديدة ما يخلق التمدد موجة صدمة تتحول إلى موجة صوتية مزدهرة تعرف بالرعد.

وما يحدث في السحابة هو كالتالي:

تتدفق بلورات الجليد عالية داخل سحابة عاصفة رعدية لأعلى ولأسفل في الهواء المضطرب.
منا بعدها تصطدم ببعضها البعض، وتكون عبارة عن جسيمات صغيرة سالبة الشحنة تسمى الإلكترونات يتم التخلص منها من بعض الجليد وإضافتها إلى جليد آخر عندما تتصادم مع بعضها البعض.
ثم يتم فصل الشحنات الموجبة (+) والسالبة (-) للسحابة.
يصبح الجزء العلوي من السحابة مشحونًا بشكل إيجابي بينما تصبح قاعدة السحابة سالبة الشحنة.

أمّا عن آلية تشكيل صاعقة البرق فتكون كما يلي:

نظرًا لأن الأضداد تتجاذب فإن الشحنة السالبة في قاع سحابة العاصفة تريد الارتباط بشحنة الأرض الموجبة.
بمجرد أن تصبح الشحنة السالبة في قاع السحابة كبيرة بدرجة كافية، يندفع تدفق شحنة سالبة نحو الأرض.
تنجذب الشحنات الموجبة على الأرض، لذلك تتدفق الشحنة الموجبة إلى أعلى من الأرض.
عندما تصل الشحنة الموجبة، يتم حمل تيار كهربائي قوي شحنة موجبة إلى السحابة، ويُعرف هذا التيار الكهربائي بضربة العودة، وهذا ما نراه على أنه وميض صاعقة برق.

بينما يتشكل الرعد على النحو التالي:

تنشأ العواصف الرعدية عندما ترتفع طبقات الهواء الدافئ الرطب في حركة صاعدة كبيرة وسريعة إلى مناطق أكثر برودة من الغلاف الجوي.
هناك تتكثف الرطوبة الموجودة في التيار الصاعد لتشكيل السحب التراكمية الشاهقة، وفي النهاية ينتج عنه هطول الأمطار.
يتم إنتاج موجات من البرق، وتُسمع هذه الموجات ويتكون صوت الرعد.
في بعض الأحيان تصاحب العواصف الرعدية الشديدة دوامات من الهواء تتركز وقوية بما يكفي لتشكيل الأعاصير.

ولكن بشكل عام يحدث الرعد والبرق في نفس الوقت تقريبًا على الرغم من رؤية وميض البرق قبل سماع الرعد، وهذا لأنّ الضوء ينتقل أسرع بكثير من الصوت، فقط هذا هو السبب إنّما علميًا فإنّ كلاهما يحدث في نفس الوقت.