Электризация грозового облака.

В воздушных потоках внутри облака неизбежны процессы дробления как водных капель, так и кристаллов льда. При этом более мелкие капли и кристаллы заряжаются как правило, положительно, а более крупные отрицательно. Восходящие воздушные потоки поднимают к вершине облака мелкие частицы и тем самым заряжают верхнюю часть облака положительно. Крупные же частицы падают к основанию, заряжая его нижнюю часть отрицательно.

Грозовые облака содержат как водяные капли, так и ледяные кристаллы. Вода и лёд, таким образом, контактируют здесь друг с другом. За счёт контактной разности потенциалов, возникающий между льдом и водой, как раз происходит электризация облака. Она приводит к тому, что его верхняя часть верхняя часть заряжается положительно, а нижняя отрицательно. И как следствие, на подстилающем участке земной поверхности наводится положительный заряд (рис.7)

Рис. 7.

Нижнюю часть грозового облака и подстилающий участок поверхности образуют конденсатор. Этот конденсатор разряжается, во-первых, за счёт молнии, проскакивающей между грозовым облаком и земной поверхностью, а во вторых, за счёт осадков. И в этом и в другом случае происходит перенос положительных зарядов с поверхности земли в облако.

Здесь интересна мысль о существовании сил притяжения между тучей и землёй. Такие силы действительно есть – это силы электрического притяжения, действующие между зарядами разных знаков.

Линейные молнии.

Грозы всегда сопровождаются молниями, как правило, они называются линейными молниями. Изредка наблюдаются молнии ещё двух типов: шаровые и чёточные(последние называются также жемчужными). Шаровая молния имеет вид светящегося шара, а жемчужная – цепочки светящихся шаров, разделённых температурными промежутками около 10м и напоминающих чётки или жемчуг, нанизанный на нить.

Линейная молния представляет собой гигантский (длиной до нескольких км) искровой заряд в атмосфере. Этот заряд в лабораторных условиях показан на рис.8.

Рис. 8

Он возник между двумя шарообразными электродами, находящимися на расстоянии метр друг от друга. Для возникновения разряда нужно было довести напряжённость электрического поля между электродами до 3^.10⁶ В/м. Такая же напряженность нужна для возникновения молний во время грозы. Роль электродов при этом играют грозовые облака и находящийся под ними участок земной поверхности.

Различают 3 вида линейных молний: нисходящие, восходящие и внутриоблачные (межоблачные).

Когда на этапах начальной и зрелой грозы нижняя часть грозового облака заряжена отрицательно, а подстилающая поверхность земли положительно, может возникнуть (при соответствующей напряженности поля) нисходящая линейная молния рис.9.

Рис.9.

Она развивается от грозового облака к земле и ветвится в направлении сверху вниз. Можно сказать, что нисходящая линейная молния стартует в основании грозового облака.

Одновременно с появлением нисходящих молний начинают выпадать осадки из созревшей тучи и, как отмечалось ранее, восходящие воздушные потоки внутри облака постепенно прекращаются, уступая место нисходящим. Те довольно быстро разрушают тучу. В процессе разрушения тучи положительно заряженные ледяные кристаллы опускаются вниз, превращаются в водяные капли и заряжают всё облако положительно. Положительно заряженное облако наводит на подстилающей поверхности земли отрицательные заряды. Теперь становится возможным возникновение восходящих линейных молний. Они «прорастают» от земной поверхности к облаку, ветвятся в направлении снизу вверх, стартуя с какого либо высокого наземного объекта рис.10.

Рис. 10.

Третий вид линейных молний – внутриоблачные и межоблачные. Они развиваются от одной части облака к другой или от одного грозового облака к другому рис. 11.

Рис. 11.

Чаще всегда наблюдаются внутриоблачные и межоблачные молнии; на них приходится 60% всех линейных молний. Количество молний облако-земля 40%; из них 90% нисходящие молнии и только 10% - восходящие. А вообще в земной атмосфере каждую секунду сверкают в среднем около 100линейных молний.