في منتصف القرن الثامن عشر، ساعد بنجامين فرانكلين في فهم طبيعة البرق، ودعم فكرة قضبان البرق الوقائية. لكن، لم يقتنع الجميع بذلك إلا بعد مئة عام تقريبًا. نتيجة لذلك، استمر البرق في ضرب أبراج الكنائس، وأعمدة السفن، وغيرها من الهياكل الطويلة، مُسبّباً أضرارًا جسيمة. 😥

لذا، لجأ العلماء إلى وسائل إيضاح بصرية لتوضيح أهمية قضبان البرق. كان من بين هذه الوسائل “بيت الرعد المتفجر”، حيث تم وضع كمية صغيرة من البارود في هيكل بحجم منزل دمية، وتطبيق شحنة كهربائية. إذا لم يكن البيت متصلاً بالأرض، فإنّه ينفجر؛ وإذا كان متصلاً، فإنه لا ينفجر. تعرف على المزيد عن بيوت الرعد في هذه المقالة على موقع IEEE Spectrum.

كان هناك كتيب مُبتكر للطبيب البريطاني وليام سنو هاريس، نشر حوالي عام 1861. في كتيب ثلاث تجارب توضيحية لقانون عام عن التفريغ الكهربائي، دعا هاريس إلى استخدام قضيب صواعق على سفن الشراع الخشبية. كان هذا القضيب مُرتبطًا بالعمود الرئيسي للسفينة، ويمرّ عبر الهيكل، و يصل إلى صفائح نحاسية في أسفل السفينة، ليهدر أيّ شحنة كهربائية من ضربة البرق في البحر. فكرة عظيمة، أليس كذلك؟ لكن، لماذا لم تتبنَّها البحرية البريطانية؟ سنكتشف ذلك قريبًا!

كيفية توضيح مبادئ الصواعق

كان كتيب هاريس مُصممًا ليُكون تفاعليًا. لقد تضمن توضيحات مُغطاة بورق ذهب، يمثل مسار التوصيل للبرق. عندما يطبق القارئ شحنةً، يُحرق التيار مسارًا أسود على الصفحة. تُظهر الصورة أدناه مثالًا على هذا التوضيح.

ورق الذهب في التجربة الأولى من كتاب هاريس، مُوزّع بطريقة عشوائية على الصفحة، يوضّح كيف تتبع الكهرباء مسار أقل مقاومة. المصدر: مكتبة ليندا هول للعلوم والهندسة والتكنولوجيا

إذا كانت الشحنة قوية، ستنتقل الكهرباء عبر الفواصل الصغيرة إلى القطع المعدنية الأقرب. القطع التي ليست على طول المسار لا تتأثر. هذا يُظهر أن سلك الصواعق، المُعزول بشكل جيد، يسمح للتيار الكهربائي بالسير في مسار واحد، مُحافظًا على بقية الأجزاء من التأثير. 💡

تُناقش التجربة الثانية مشكلةً شائعةً في السفن الشراعية: ارتفاع وانخفاض قضيب الصواعق مع تعديل الأشرعة والهياكل حسب الطقس. يبين هاريس في تجربته أن تصميمه لم يتأثر بهذه التغييرات. 💡

تُوضّح التجربة الثانية تأثير ارتفاع وانخفاض قضيب الصاعقة، مع تعديل الأشرعة والرافعات. المصدر: مكتبة ليندا هول للعلوم والهندسة والتكنولوجيا

تُوضّح التجربة النهائية مبدأً هاماً: إذا لامس البحار عرضياً نقطتين من سلك موصل فضفاض أثناء عاصفة رعدية، فإن التفريغ سيُجري مباشرةً عبره، مما قد يضرّ بالبحار. كان هذا خطرًا واضحًا للبحّارة على السفن غير المحمية.

ويليام سنو هاريس: رعد وبرق

نشر ويليام سنو هاريس كتابه عندما كان في السبعين من عمره، وتوفي بعد ست سنوات. كان هذا الكتاب طلقةً أخيرة في معركته مع البحرية الملكية لعقود.

ولد هاريس في بليموث عام 1791. درس الطب، وعاد ليُمارس الطب في وطنه. لكن، إعجابه بالصواعق والزوارق الخشبية ذات الأشرعة العالية قادّه نحو قضيب الصواعق للسفن، الذي إتقنه بحلول عام 1820.

ويليام سنو هاريس، طبيب، لكنّ شغفه بالصواعق جعل من قضيب الصواعق الخاص به أولويته. المصدر: معهد بليموث للآداب

حاول هاريس طوال حياته المهنية إقناع البحرية الملكية باعتماد نظام قضبان البرق. قدّم أوراقًا علميةً، وكتب كتبًا حول العواصف الرعدية. في كتاب عام 1823، سجّل تأثّر السفن بالبرق، وقدم تجاربه الرائدة. حظي بدعم من علماء بارزين مثل مايكل فاراداي، و شارلز ويتستون، وهنري ديفي.

رغم هذه الجهود، رفضت البحرية البريطانية، لفترة طويلة، اعتماد نظام هاريس.

استمرت محاولات هاريس لإقناع البحرية. ساعدت ضربة البرق التي ضربت سفينة الشحن الأمريكية “نيويورك” عام 1827 في إثبات ضرورة نظام هاريس. أضرّت ضربة البرق هذه بالسفينة بشكل كبير، رغم وجود السلسلة الحديدية!

وفي النهاية، وافقت الإدارة البحرية على إجراء اختبار تجريبي لنظام هاريس. تم تجهيز 11 سفينة، من مختلف الأحجام، بنظام هاريس. أُجريت رحلات استكشافية، وشهد ركاب إحدى هذه السفن، تشارلز داروين، ظروفًا صعبة وخطيرة بسبب البرق.

سفينة جلالة الملكة *HMS Beagle*، مع تشارلز داروين، كانت إحدى الحادي عشر سفينة بحرية بريطانية تم تجهيزها بـ قضبان الصواعق الثابتة لهاريس. المصدر: بتمان/صور جيتي

على الرغم من تجارب ناجحة، استمرت البحرية في رفض اعتماد نظام هاريس. جمع هاريس أدلةً إحصائيةً، مُبيّنًا الأضرار والوفيات الناجمة عن البرق للسفن البريطانية.

في ديسمبر 1838، ضرب البرق سفينة حربية رئيسية، مُوضّحاً مرةً أخرى حاجةً ماسّةً لنظام هاريس. على الرغم من هذا، استمرت البحرية في رفض اقتراحات هاريس.

أخيراً، في يونيو عام 1842، أمرت الأدميرالية باستخدام قضبان صواعق هاريس على جميع سفن البحرية الملكية. ولكن، لماذا هذا التأخير؟ هناك تفسيرات مُحتملة: الجهل، أو اعتبار النظام باهظ التكلفة، أو حتى اعتبارات سياسية.

في النهاية، كان جون بارو، أمين البحرية الملكية، العائق الرئيسي في طريق هاريس. رغم نجاح نظام هاريس على المدى الطويل، استمرت البحرية في استخدام الكابلات والأساليب القديمة.

بحلول عام 1850، أصبحت جميع السفن في البحرية الملكية مُزودة بنظام هاريس. لكن التطور التكنولوجي تغلب على هذا النجاح. مع بداية العقد التالي، ظهرت أول سفن حربية بريطانية مصنوعة من الحديد.

مع مرور الزمن، لم تعد قضبان البرق ضروريةً مع اعتماد السفن المعدنية.