Формирование грозового облака
Все начинается с появления кучевых облаков – мы их уже проходили. Это те облака, из которых идут ливни. Напомним: прогретый около земли воздух становится теплее и начинает подниматься вверх, потому что теплый воздух всегда легче холодного - и, соответственно, поднимается вверх.
Поднимаясь, теплый воздух охлаждается и начинается конденсация влаги → из капель воды формируется облако.
Чем больше прогрелся воздух внизу, тем выше он будет подниматься. Грозовое облако растет по вертикали и достигает большой высоты.
На больших высотах обычно очень холодно – достигнув такой высоты, верхняя часть облака начинает "леденеть". В итоге его верхушка состоит из ледяных кристаллов и снежинок. Но внизу продолжается нагрев – с земли поднимаются потоки теплого влажного воздуха.
Теплый воздух внутри самого облака тоже поднимается, а на месте этого теплого воздуха остается пустота, как бы вакуум – и это увеличивает силу всасывания, прямо как внутри пылесоса. На место пустоты стремится прийти все новой и новый теплый воздух.
Этот процесс превращает облако в некий «насос», который начинает с большей силой всасывать влажный теплый воздух, находящийся под ним. Облако будет продолжать расти до тех пор, пока не пойдет дождь (дождь охладит теплый воздух под облаком, и потоки наверх прекратятся).
Здесь нам нужно запомнить только то, что грозовое облако – это очень мощные потоки воздуха.
Причем здесь молния?
Давайте сначала вспомним про положительно и отрицательно заряженные частицы (+ и -).
Мы и всё, что нас окружает, состоит из мельчайших частиц – атомов. Это нам рассказали еще в школе. Атомы состоят из протонов, нейтронов и электронов. В данный момент нас интересуют только электроны. Электрический ток – это движение электронов.
Если атому не хватает электронов – значит, он заряжен положительно (+) и готов принимать электроны «на себя».
Если у атома есть хотя бы один лишний электрон – то он заряжен отрицательно (-) и готов начать отдавать электроны «от себя».
В нормальных условиях любой предмет нейтрален – количество положительных и отрицательных зарядов в нем одинаковое. Поэтому, вы, например, можете работать за компьютером и не биться током.
Но иногда я бьюсь током!
Обычный пример – зима, вы включили дома отопление, воздух стал сухим. Вода в воздухе до этого могла принимать или отдавать лишние заряды, то есть сохранять баланс зарядов в воздухе. А теперь, при сухом воздухе, вы сами передаете заряды. Например, ходите босиком по ковру – и передаете ему часть электронов. Теперь вы положительно заряжены, потому что вам не хватает электронов. Стоит вам схватиться за металлический предмет – и между вами проскочит искра (у металла по своей природе много свободных электронов).
Мы отвлеклись... так что там с облаком?
Как мы узнали ранее, в грозовом облаке – мощные потоки воздуха. Эти потоки сталкивают разные частицы между собой – например, частички пыли или частички соли из океана. Так же, как и при трении ног об ковер, при столкновении друг с другом частицы в облаке передают свои электроны другим частицам.
Теперь у одних частиц, которые потеряли свои электроны, – положительный заряд. У других, которые приняли на себя лишние электроны – отрицательный заряд.
А еще у электронов есть вес (да, он очень маленький, но он есть). Тяжелее та частица, у которой больше электронов. Поэтому отрицательные частицы (те, у которых есть лишние электроны) – более тяжелые. Эти более тяжелые частицы опускаются вниз облака, а более легкие остаются наверху.
Тем временем область земли под облаком оказывается заряжена положительно, потому что она отправила свои электроны с испаряющейся водой в облако.
Получается вот такая картина:
Затем, точно по такому же принципу, по которому между вами и дверной ручкой проскакивает искра, между облаком и землей проскочит такая же искра, только большая и мощная. Это и есть молния.
Притом молния старается найти ближайшую к себе заземленную точку. Поэтому, молнии бьют, в первую очередь, по высоким деревьям, столбам и зданиям.