Наиболее впечатляющим свидетельством атмосферного электричества является то, что некоторые удары молнии происходят внутри облаков (межоблачные молнии), другие же ударяют в Землю. Каждую секунду где-то на поверхности Земли происходит около 100 столкновений облаков с землей. Некоторые из этих ударов относительно слабые, но иногда происходят обрушения на высоте 3000 метров.
Способ возникновения ударов молнии сложен и не до конца понятен, но общие характеристики можно описать следующим образом. В активном грозовом облаке восходящие потоки поднимают капли воды вверх, где при достижении уровня замерзания они превращаются в частицы льда (градины). Когда эти частицы льда в конечном итоге падают, они сталкиваются с движущимися вверх каплями воды. Эти столкновения приводят к разделению положительного и отрицательного зарядов способом, который до конца не изучен. В результате поднимающиеся капли несут положительные заряды вверх, в то время как падающие частицы осадков несут отрицательные заряды вниз. Затем грозовое облако развивает распределение заряда. Самая высокая концентрация отрицательного заряда находится в области сильных восходящих потоков, а положительный заряд локализован в области выше 10 км (около 35 000 футов).
В обычном облаке влага переносится достаточно высоко, чтобы конденсироваться в более холодном воздухе и выпадать в виде дождя. Однако в грозовом облаке восходящие потоки настолько сильны, что капли воды поднимаются выше уровня замерзания, где они затвердевают, образуя град.
Когда в облаке выделяется достаточный заряд (обычно около 20 кулонов), воздух не может сохранять свои обычные изолирующие свойства и происходит электрический пробой, при котором относительно небольшой электронный ток течет от основания облака к земле.
Быстрая последовательность скачущих электронов в этих ведущих ударах открывает ионизированный путь, который простирается примерно на 20 метров от Земли. В этот момент поток положительного заряда движется от Земли навстречу. Когда это происходит, существует проводящий путь, соединяющий облако с землей, и по этому пути протекает огромный ток (до 200 000 А), который составляет основной удар молнии. Большая часть заряда в грозовом облаке рассеивается при каждом ударе молнии, но конвекционные потоки настолько сильны, а процесс разделения заряда настолько эффективен, что требуется всего 15–20 секунд, чтобы перезарядить облако и подготовить его к следующему удару молнии.
Многие исследователи пытались определить, производят ли грозы или молнии энергетическое излучение (Из википедии: “в физике излучение — передача энергии в форме волн или частиц через пространство или через материальную среду”)? Вполне вероятно, что некоторые из наблюдений действительно регистрировали рентгеновские и гамма-лучи от грозовых облаков или молний. Однако еще в 2000 году существование энергетического излучения от гроз и особенно молнии не было широко признано.
Интересно и полезно оглянуться назад в 2000 год, как раз перед тем, как эта область исследований претерпела быстрый и непрерывный рост. В то время было известно, что земные гамма-вспышки (TGF), интенсивные всплески гамма-излучения, наблюдаемые из космоса, были произведены в нашей атмосфере, но почти повсеместно считалось, что они возникли в результате высокогорных (≈ 70 км) разрядов, называемых спрайтами, в результате процесса, называемого безудержным пробоем (Из википедии: “пробой на убегающих электронах — электрический пробой, в теории дающий начало молнии. Это явление было впервые рассмотрено в 1992 году”).
Справка
Спрайтами (от англ. sprite — эльф, фея) называются короткие оптические вспышки, которые возникают над скоплениями мощных грозовых облаков на высотах от 30 до 90 км. Редкое природное явление имеет разнообразную форму и цвет. Как правило, это «фонтаны» красного и синего цвета.
Было несколько сообщений о рентгеновском излучении из грозовых облаков, но они были восприняты многими в этой области как новшество, не имеющее отношения к темам, представляющим интерес для традиционного атмосферного электричества. Почти никто не думал, что молния действительно испускает энергетическое излучение, или, по крайней мере, не было установлено, что это так.
В то время спрайты казались одним из лучших примеров источника энергетического излучения в нашей атмосфере. Однако, поскольку спрайты встречаются в областях атмосферы с плотностью воздуха примерно в 20 000 раз ниже, чем на уровне моря, не было очевидно, было ли наблюдаемое интенсивное энергетическое излучение следствием окружающей среды с низкой плотностью и могли ли те же процессы происходить в более глубоких частях нашей атмосферы.
Продолжение статьи по ссылке (ссылка появится позже)
