Явление молнии - грозовые явления и принцип молниезащиты

   Определенные атмосферные условия, например, высокая температура или влажность, способствуют образованию грозовых облаков. Эти огромные, имеющие форму наковальни массы облаков обычно являются разновидностью кучево-дождевых облаков, нижняя часть которых состоит из капелек воды, а верхняя - из кристаллов льда. Именно за счет кристалликов льда грозовое облако имеет характерный темный цвет и очень плохо пропускает лучи света.

   Сильные восходящие потоки в таком облаке приводят к тому, что электрические заряды водных капелек разделяются, в результате чего на верхних концентрируются положительные заряды, а в основании облака - отрицательные заряды. Иногда "карман" положительно заряженных электронов оказывается в нижней части облака, в окружении отрицательных зарядов.

   Верхняя часть грозового облака образует гигантский диполь с землей и под влиянием отрицательно заряженного основания облака постоянно существующее в атмосфере у земли электрическое поле внезапно меняет своё направление и быстро нарастает до 10 - 15 киловольт на метр. В результате электрический разряд между облаком и землей становится неизбежным - его вероятность становится близкой к 1. (Рис. 1)

   Именно из-за накопления мощного статического заряда вблизи поверхности земли и скачка показателей электрического поля у метеочувствительных людей может наблюдаться резкое ухудшение самочувствия перед грозой, могут наблюдаться сбои в работе электрических приборов. Поверхность земли и грозовое облако превращаются в естественный гигантский конденсатор.

   Образование молнии

   Первый этап образования молнии включает в себя первоначальный разряд низкой яркости, известный как нисходящий (бегущий) лидер. Он формируется в центре облака и двигается вниз к земле ступенями в нескольких десятков метров. (Рис. 2-a)

   Одновременно, по мере снижения нисходящего бегущего лидера, электрический заряд в атмосфере на уровне земли увеличивается. В любой расположенной поблизости возвышенной точке, типа опоры электропередач или молниеотвода, немедленно начинается естественная ионизация в виде электрических разрядов голубого цвета. Это явление объясняется эффектом истечения заряда с острия или эффектом короны, наблюдаемым, например, моряками в грозу (известным как огонь Святого Элмо), или альпинистами, сообщавшими о том, что перед грозой они слышали характерный звук, похожий на жужжание пчел.

   Как только нисходящий бегущий лидер окажется достаточно близко к земле, ионизация вследствие эффекта короны (заряда статического электричества у земли) усиливается, особенно около любой возвышенной точки, и в превращается в направленный вверх разряд, восходящий лидер, поднимающийся к облаку (Рис. 2-b).

   Когда один из этих направленных вверх разрядов встречается с нисходящим лидером, прошедшим значительный путь вниз, образуется ионизированная проводящая дорожка (канал молнии), по которой пробегает мощный разряд электрического тока. Это и есть молния, характеризующаяся яркой вспышкой и оглушительным звуком грома. (Рис. 2-c). Удар молнии может состоять из множества последовательных обратных молний, бьющих с земли, разделенных несколькими сотыми долями секунды, следующих по тому же высокоионизированному пути.

   Различные типы молний

   В условиях умеренного климата большинство (около 90%) молний являются молниями отрицательного нисходящего типа, где разряд происходит от отрицательно заряженного основания облака к земле. Иногда (обычно зимой) нисходящий лидер может зародиться внутри положительно заряженного "кармана" в основании облака и разрядиться вниз к земле. Этот тип молнии известен как положительный нисходящий.

   При определенных электрических условиях атмосферы у высокорасположенной точки (например, вершины горы, телекоммуникационной башни или высокого здания) может спонтанно возникнуть восходящий лидер. В результате, в зависимости от электрического заряда облака, образуется положительная восходящий молния (рис. 3-c) или, реже, отрицательная восходящий молния (рис. 3-d).

   По материалам сайта: http://www.indelec.com.ua