Молния – это мощный электрический разряд в атмосфере. Он может происходить внутри одного грозового облака, между разными облаками или между облаком и землёй. Во время разряда образуется яркий светящийся канал, а быстрое нагревание окружающего воздуха вызывает гром.
Молния не возникает просто из-за трения воздуха о капли воды. Главную роль играет разделение электрических зарядов в грозовом облаке, где одновременно находятся восходящие потоки, переохлаждённые капли, кристаллы льда и частицы града.
Откуда в облаке берутся заряды
Грозовое облако развивается, когда тёплый влажный воздух быстро поднимается вверх. По мере подъёма он охлаждается, водяной пар конденсируется, а в верхней холодной части облака формируются ледяные частицы.
Сильные потоки воздуха постоянно перемещают капли, кристаллы и крупинки мягкого града. При их столкновениях электрические заряды перераспределяются. Лёгкие положительно заряженные частицы чаще поднимаются выше, а более тяжёлые отрицательно заряженные частицы сосредоточиваются в средней и нижней части облака. Реальное распределение сложнее и может включать несколько областей с разным знаком заряда.
Так внутри облака создаётся сильное электрическое поле. Воздух в обычных условиях плохо проводит электричество и некоторое время препятствует разряду. Когда поле становится достаточно сильным, воздух частично ионизируется и в нём начинает формироваться проводящий канал.
Как молния прокладывает путь к земле
При распространённом варианте отрицательной молнии от облака к земле вниз движется разветвлённый канал, называемый ступенчатым лидером. Он продвигается короткими скачками и ищет путь через воздух.
Отрицательный заряд в нижней части облака одновременно вызывает перераспределение зарядов на поверхности земли. На выступающих объектах и возвышенностях усиливается положительный заряд. Когда лидер приближается, от земли, дерева, здания или другого объекта навстречу ему может подняться восходящий разряд.
После соединения каналов по сформированному пути проходит мощный обратный ток. Именно эту яркую фазу человек обычно воспринимает как удар молнии. Один видимый разряд может состоять из нескольких импульсов по близкому каналу, поэтому молния иногда мерцает.
Высокий предмет не «притягивает» молнию издалека, как магнит. Однако его верхняя точка сокращает участок воздуха, который должен преодолеть разряд, и может стать местом формирования восходящего канала. Поэтому одиночное дерево в поле опасно не из-за особого материала, а из-за высоты и положения.
Какие бывают молнии
Не каждая вспышка достигает поверхности земли. Значительная часть разрядов происходит внутри грозового облака.
- Внутриоблачная молния соединяет области противоположного заряда внутри одного облака.
- Межоблачная молния проходит между двумя облаками или отдельными облачными областями.
- Молния облако – земля соединяет грозовое облако с поверхностью.
- Молния земля – облако начинается восходящим лидером от высокого объекта и развивается вверх.
Разряды облако – земля бывают отрицательными и положительными. Положительные встречаются реже, но нередко переносят большой заряд и могут возникать на некотором расстоянии от основной зоны осадков. Поэтому отсутствие дождя прямо над человеком ещё не означает, что опасность прошла.
Шаровая молния относится к редким и пока не полностью объяснённым явлениям. Её нельзя считать обычным линейным разрядом, свернувшимся в шар. Наблюдения и основные гипотезы собраны в материале «Почему возникает шаровая молния?».
Почему сначала видна вспышка, а потом слышен гром
Свет распространяется намного быстрее звука, поэтому вспышка достигает наблюдателя почти сразу, а гром приходит с задержкой. Чем дальше находится разряд, тем больше промежуток между светом и звуком.
Гром появляется из-за резкого нагревания воздуха вдоль канала молнии. Воздух быстро расширяется и создаёт ударную волну, которая затем распространяется как звук. Длинный раскат возникает потому, что разные участки протяжённого и разветвлённого канала находятся на разном расстоянии от наблюдателя. Подробное объяснение есть в статье «Почему гремит гром?».
Если гром слышен, гроза уже находится достаточно близко, чтобы представлять опасность. Полагаться только на подсчёт секунд и оставаться на открытом месте не следует.
Почему молния опасна даже без прямого попадания
Человек может пострадать не только от непосредственного удара. Ток способен распространяться по земле от точки попадания, переходить через проводящие предметы или проходить по коммуникациям здания. Рядом с поражённым деревом опасны и ток по поверхности, и обломки древесины.
Во время грозы безопаснее всего находиться в капитальном здании или в закрытом автомобиле с твёрдой крышей. Навес, открытая беседка, остановка без стен и одинокое дерево полноценной защиты не дают. На открытом месте нельзя приближаться к воде, металлическим ограждениям и высоким отдельным объектам.
В помещении следует избегать контакта с проводной электросетью, водопроводом и проводными телефонами. Почему гроза может повредить подключённую технику, рассказывает статья «Почему во время грозы нужно отключать электроприборы?».
Возвращаться на улицу сразу после последнего раската рискованно: гроза может удаляться постепенно, а разряды возможны и за пределами сильного дождя. Надёжнее выждать не менее 30 минут после последнего слышимого грома.
Можно ли точно предсказать место удара
Метеорологические наблюдения позволяют обнаруживать грозовые области и регистрировать разряды, но заранее назвать точную точку следующего удара невозможно. Электрическое поле и движение частиц внутри облака постоянно меняются, а лидер разветвляется уже во время развития вспышки.
Молниеотвод не отменяет молнию и не защищает всю местность вокруг. Он создаёт предпочтительный путь для разряда и безопасного отвода тока в землю в пределах правильно рассчитанной системы защиты.
Итак, молния возникает после накопления и разделения зарядов в грозовом облаке. Когда электрическое поле преодолевает изолирующие свойства воздуха, формируется проводящий канал и происходит быстрый разряд. Видимая вспышка длится недолго, но переносимая энергия делает грозу опасной как на открытом месте, так и через связанные с домом коммуникации.
