Отвечает профессор кафедры «Электрические станции, сети и системы электроснабжения» ЮУрГУ Евгений Соломин: Облака, представляющие собой взвесь мелких капель воды или кристаллы льда, переносятся в Земной атмосфере за счет ветра. Кроме этого, наблюдается вертикальное движение капель и кристаллов в облаке за счет поднятия вверх более теплых и легких и падения вниз охлажденных и более тяжелых (сформированных из нескольких капель или кристаллов). В процессе горизонтального движения молекулы и капли воды электризуются за счет трения более подвижных частиц о менее подвижные, а в ходе вертикального движения наряду с трением и электризацией частиц появляются еще более мелкие частицы с положительным зарядом и более крупные частицы с отрицательным зарядом. Более высокие легкие малые частицы, представляющие собой положительные ионы, формируют положительный заряд, а более низкие тяжелые отрицательные ионы формируют отрицательный заряд. В какой-то момент времени разница зарядов становится настолько
Отвечает профессор кафедры «Электрические станции, сети и системы электроснабжения» ЮУрГУ Евгений Соломин:
Облака, представляющие собой взвесь мелких капель воды или кристаллы льда, переносятся в Земной атмосфере за счет ветра. Кроме этого, наблюдается вертикальное движение капель и кристаллов в облаке за счет поднятия вверх более теплых и легких и падения вниз охлажденных и более тяжелых (сформированных из нескольких капель или кристаллов). В процессе горизонтального движения молекулы и капли воды электризуются за счет трения более подвижных частиц о менее подвижные, а в ходе вертикального движения наряду с трением и электризацией частиц появляются еще более мелкие частицы с положительным зарядом и более крупные частицы с отрицательным зарядом. Более высокие легкие малые частицы, представляющие собой положительные ионы, формируют положительный заряд, а более низкие тяжелые отрицательные ионы формируют отрицательный заряд.
В какой-то момент времени разница зарядов становится настолько большой, что между положительным и отрицательным зарядами возникает «пробой» и возникает электрическая дуга (молния), по которой положительный заряд перетекает в область отрицательно заряженных ионов и нейтрализуется. Далее весь процесс вновь повторяется с формированием новых зарядов и молний. При возникновении электрической дуги (молнии) по ходу движения разряда воздух резко ионизируется, возникает кратковременная плазма, т.е. четвертое агрегатное состояние воздуха (схожее с пламенем костра). За счет этого на пути дуги сгорает кислород и формируется кратковременный вакуум. Окружающий воздух стремится быстро заполнить образовавшийся вакуум и «схлопывается», формируя звуковую (акустическую) волну, схожую со звуком щелчка разряда между телом человека и металлическим предметом после хождения в шерстяных носках по синтетическому ковру. Однако в случае молнии заряд значительно крупнее, поэтому звук мощнее, и это уже не щелчок, а гром.
Поскольку земля представляет собой самое совершенное заземление, т.е. нулевой заряд, молния может из верхней, положительно заряженной, части облака пройти сквозь облако вниз и «заземлиться» на землю. Как известно из практики, электрическая дуга всегда формируется по кратчайшей траектории. Поэтому, если на пути молнии встретится дерево, автомобиль или человек, то молния, пройдя по кратчайшему пути, с большой вероятностью пройдет именно через наиболее высокий предмет. Именно поэтому на крышах домов, подъемных кранах и других высотных сооружениях всегда размещают молниеотводы, по которым электрическая дуга уйдет в землю. Тем не менее, молния в редких случаях бывает прямой, как правило, она располагается зигзагами.
Это объясняется тем, что заряды в облаках расположены неравномерно и молния проходит по наиболее концентрированным и однородным скоплениям зарядов, меняя направление. Следовательно, если молния попала в одиноко стоящее дерево, при прохождении ее по стволу возможна ситуация, когда сопротивление стоящего под деревом человека будет меньше, чем сопротивление остальной части ствола и молния «выберет» путь по человеку. С учетом того, что все внутренние органы человека функционируют на основе слабых электрических сигналов, а ток в несколько миллиампер может убить человека, заблокировав электрические функции органов, прохождение по телу токов величиной несколько тысяч Ампер может не только вывести из строя функциональные магистрали организма, но и привести к их сжиганию, не оставляя дальнейших шансов выжить.
Таким образом, облака действуют как самый настоящий мощный природный конденсатор, поэтому люди с давних лет пытались подчинить молнию под свои нужды. Однако на промышленную базу молнию, как источник электричества, так и не удалось поставить в связи с тем, что разряд является непредсказуемым и хаотичным (может не возникнуть или возникнуть в непредсказуемом месте, причем траектория дуги также непредсказуема), а сам разряд настолько кратковременный и мощный, что строительство специальных «ловушек» признано нерациональным и неэффективным.