Как образуются молнии
Заготовка для будущей молнии начинается с формирования грозовых облаков, внутри которых под влиянием восходящих и нисходящих воздушных потоков происходит разделение электрических зарядов. Верхние слои облаков приобретают положительный заряд, в то время как нижние накапливают отрицательный.
Основные носители электрического заряда — ионы. Это атомы, потерявшие или приобретшие один или несколько электронов. Соответственно, у них заряд уже не нейтральный.
Молнии могут достигать длины в несколько километров с температурой плазмы до +30 000 градусов! Для сравнения - на поверхности Солнца температура составляет всего лишь +5500 градусов.
Существует несколько теорий, объясняющих механизмы разделения зарядов в облаках. Одна из наиболее распространенных предполагает, что при столкновении ледяных кристаллов и капель воды более тяжелые ледяные кристаллы приобретают отрицательный заряд, а более легкие капли воды – положительный. В результате этого процесса отрицательные заряды концентрируются в нижней части облака, а положительные – в верхней.
Интересный факт. На фото - так выглядит дерево, которое горит внутри после молнии. Высокие деревья очень часто становятся жертвой молний. Особенно если одни стоят в поле. Поэтому не стоит прятаться под такими одиноко стоящими деревьями во время грозы.
По мере того, как заряды в облаке увеличиваются, возникает сильное электрическое поле. При достижении определённого порога напряжения воздух ионизируется, создавая проводящий канал для движения электрического тока, что и приводит к появлению молнии. Разряд происходит как внутри облака, так и между облаками или между облаком и поверхностью земли.
Куда бьет молния
Молния "обожает" высокие и острые объекты — деревья, башни, антенны, дымовые трубы. На заостренных участках создается более интенсивное электрическое поле. И легко возникает разряд.
Водоемы также часто становятся целями молний из-за высокой электропроводимости воды. Была бы вода в реке была дистиллированной, то опасности бы не было. Но растворенные в ней соли и минералы легко реагируют на электричество.
Вероятность того, что молния ударит в то же место, во время грозы достигает около 45%. Это очень много!
Почему так происходит?
Молния ищет кратчайший путь к земле. Высокие здания, деревья, башни и другие возвышающиеся объекты становятся более привлекательными мишенями. Чем выше объект, тем больше вероятность того, что молния ударит именно в него.
Ионизация в месте удара. После первого разряда воздух вокруг пораженного места становится ионизированным, обладающим лучшей проводимостью электричества.
Особенность ландшафта. Некоторые места имеют повышенную электрическую проводимость из-за особенностей грунта, подземных вод или геологических структур. Это делает их более привлекательными для молнии.
Узкий канал молнии. Молнии распространяются по определенным каналам, диапазон которых довольно узкий. Поэтому в целом не так много вариантов куда ударить. А раз выбор невелик, то и включаются предыдущие три фактора.
Утверждение, что молния никогда не попадает дважды в одно и то же место, ошибочное. Напротив, вероятность повторного удара крайне высока!
Молнии могут многократно поражать одно и то же место, особенно если это вершина, созданная природой или человеком.
В некоторых случаях происходят затяжные молнии, когда электрический разряд поражает один и тот же объект несколько раз в течение короткого времени. Как пример, можно привести Эмпайр-стейт-билдинг. В этот небоскреб молния попадает около 30 раз в год, и не редкость, когда она бьет несколько раз подряд. Повторные молнии, длительностью более секунды, обладают повышенной опасностью.
Удар приводит к образованию мелких частиц и это лишь стимулирует молнию ударить сюда еще раз.
От чего зависит сила удара молнии
Напряжение пробоя при котором формируется молния сильно зависит от многих факторов, таких как размер облака, его состав, влажность воздуха, температура, наличие посторонних частиц и даже рельеф местности. Эти параметры постоянно меняются.
Для сухого воздуха при нормальных условиях напряжение пробоя составляет около 3 МВ/М (мегавольта на метр). Однако в условиях грозы это значение может значительно изменяться. С помощью мюонного метода удалось измерить рекордный перепад потенциалов между верхней и нижней частью грозового облака – около 1,3 миллиарда вольт (1,3 Гигавольт).
Сопутствующее явление молнии — гром. Он возникает вследствие резкого нагрева и расширения воздуха, который окружает проводящий канал, создаваемый молнией. Мгновенное расширение вызывает мощную звуковую волну, которая воспринимается как гром.
