Какие бывают молнии?

Современные исследования гроз показали, что о причинах возникновения молний и о том, как молния ударяет, мы пока знаем совсем мало.

Как выглядит молния — знает каждый. Мгновенный огневой росчерк на небе, сопровождаемый громом. Но так ли это на самом деле? Съемки ударов молний при помощи высокоскоростной камеры, сделанные в США в конце 1930-х годов, показали, что вначале из места «инициации молнии» в разные концы разбегаются «лидеры». Один из них достигает земли, таким образом пробивается канал для пробоя диэлектрика — и электрический разряд бьет практически мгновенно, даже для съемки со скоростью 5000 кадров в секунду. Происходит разряд накопленного в тучах электричества через диэлектрический воздушный просвет между грозовым облаком и земной поверхностью.

Молнии существуют разные: они могут ударить из облака в землю, из земли в облако, бывают внутриоблачные, шаровые, жемчужные и высотные.

Первые два вида молний еще называют линейными. Их длина может достигать 20 км, сила тока в канале достигает 20.000 ампер, скорость — до 150 км/сек, а температура плазмы в канале разряда составляет 10.000 градусов.

Сначала в облаке ледяные крупинки, перемешиваемые мощными потоками ветра, электризуются из-за трения. Ледяные крупинки грозового облака поляризуются: внизу — крупинки положительного заряда, отрицательный заряд — вверху. На поверхности Земли под облаком тоже собирается статический заряд. Когда мощность заряда оказывается способна пробить слой воздуха между поверхностью и тучей — почти мгновенно происходит пробой диэлектрика.

Только съемки высокоскоростными камерами позволили обнаружить молнии, идущие от поверхности до облака. Как правило, это происходит от высоких зданий и антенн, когда там накапливается электрический заряд.

Внутриоблачные молнии обычно встречаются во время гроз, происходящих близко к экватору. В случае такой молнии разряд происходит внутри облака, и на поверхности можно увидеть только неясные вспышки внутри облаков.

Длину таких молний удалось установить только после того, как ученые начали использовать специальные радары. Обычно их длина достигает 100−150 км, но в 2007 году в штате Оклахома была обнаружена молния длиной в 321 км — пока это рекорд. Во время экваториальных гроз из космоса наблюдали молнии совершенно чудовищных размеров, предположительно больше 1000 км, но точных замеров они не вели.

У поверхности Земли, кроме обычных линейных молний, встречаются жемчужные и шаровые молнии.

Иногда после очень сильного разряда по бывшему каналу ствола сверху вниз движутся очень быстро ярко-белые шарики, со стороны кажется, что на землю падает гигантское жемчужное ожерелье. Гром от такой молнии сильнее и раскатистее, чем бывает от обычной молнии. Такие молнии называются жемчужными.

Шаровые молнии — загадочное явление. Есть теория, полагающая, что в определенных условиях, когда основной канал молнии оказывается нестабилен, он может разрушаться, делясь на несколько кусочков плазмы. Каждый «обломок» стремится к стабилизации — принять форму шара. Но большая часть «обломков» линейной молнии взрывается, освобождая заключенную в них энергию. Размер шара шаровой молнии бывает от сантиметров до метра, двигается он по непредсказуемым траекториям, правда, установлено, что электричество его привлекает.

Помимо обычных, знакомых нам тропосферных молний, бывают еще молнии стратосферные, мезосферные и термосферные. Причиной возникновения вспышек на высоте свыше 50 км тоже являются электрические разряды.

Существуют молнии, называемые «эльфами» (Elves — сокращение от Emissions of Light and Very Low Frequency Perturbations from Electromagnetic Pulse Sources), это огромные вспышки-конусы, диаметр которых достигает 400 км, высота — 100 км, а длительность — всего около 5 мсек.

«Джеты» возникают на высоте от 40 до 70 км, продолжительность — до десятка миллисекунд, выглядят они как конусы синего цвета.

«Спрайты» появляются почти во время каждой грозы на высоте от 55 до 130 км, представляют собой что-то вроде очень быстрой молнии, бьющей из грозового облака вверх.

Уже из космоса удалось увидеть «зеленые призраки». Их причиной является зеленое свечение возбужденных атомов кислорода в очень разреженных верхних слоях атмосферы.

В каждой молнии прячутся гигаватт-часы электроэнергии. Но пока не было удачных попыток поймать энергию молнии. Хотя пытались.

Немного о молнии в видео на YouTube