Молнии разделяют на следующие виды:
1 Линейная молния (туча-земля)
2 Молния "земля-облако"
3 Молния "облако-облако"
4 Горизонтальная молния
5 Ленточная молния
6 Четочная (пунктирная молния)
7 Спрайты; 8 Эльфы; 9 Джеты
10 Вулканические молнии
11 Огни Святого Эльма
12 Шаровые молнии
Про некоторые из них будет рассказано подробнее в отдельных статьях.
Рассмотрим линейную молнию. Её длина составляет несколько километров, а разность потенциалов на её концах (между поверхностью земли и тучей) будет составлять около 1 млрд В (10^9 В), что в тысячи раз больше напряжения между землёй и нижней границей ионосферы, обеспечивающую атмосферные токи (Про них говорилось в статье "Где зарождается гроза"). Данный вид молнии один из самых распространенных, поэтому существуют её технические характеристики:
- Напряжение: ~ 10^9 В
- Ток: от 10^3 А до 10^5 А
- Общий заряд переносимый молнией: 100 Кл
- Выделяющаяся энергия: 10^9 Дж
- Диаметр видимого канала: ~1 м
- Длительность разряда: 0,1 с
- Количество импульсов в 1 разряде: до 10
Представим такую ситуацию, сильный ветер дует перпендикулярно каналу молнии, смещая его на 1 метр. В таком случае возникает ленточная молния.
Физика молнии, проскальзывающий между землёй и тучей.
Разряд начинается с импульса, его мы сейчас и рассмотрим. В развитии импульса есть две стадии:
- Сначала образуется канал разряда между тучей и землёй (Рисунок а, б, в)
- По образовавшемуся каналу быстро проходит импульс основного тока (Рисунок г)
Первая стадия начинается в нижней части тучи, там формируется электростатическое поле большой напряженности. Свободные электроны получают ускорение вниз, так как туча заряжена отрицательно, а земля положительно. На своём пути электроны сталкиваются с атомами или молекулами, тем самым ионизируя их (про ионизацию мы говорили в статье "Что общего у телевизора с Солнцем?"), в результате этого рождаются новые свободные электроны, таким образом волна свободных электронов достигает "дна" тучи, образуя стример.
Сливаясь друг с другом дают начало плазменному каналу. Данный канал состоит из свободных электроном и ионов, поэтому является хорошим проводником. Его называют ступенчатым лидером (или просто лидером), так как канал формируется скачками - "ступенями".
Вблизи головки лидера происходит интенсивная ионизация воздуха, тем самым лидер пробивает себе путь к земле. И вот, лидер достигает земли и по проложенному каналу протекает основной ток (длительность импульса примерно 0,1 мс). Мы видим молнию именно в момент прибегания тока по ней, он же является причиной грома (Подробнее в статье "Кто гремит в грозу?")
Однако, после первого импульса в туче мог сохранится заряд, поэтому произойдёт ещё несколько импульсов, которые произойдут по тому же сценарию, но уже быстрее, так как лидер будет стремится к земле по тому же пути, по которому пробежал первый, ведь там осталось ещё много ионов.