Молния
Мо́лния, искровой электрический разряд в атмосфере; ионизованный канал, образующийся между грозовым облаком и землёй или между облаками с зарядами различной полярности. Молния – наиболее грандиозное проявление атмосферного электричества в тропосфере; достигает длины несколько десятков километров. В месте старта молнии напряжённость электрического поля должна быть достаточной для ионизации воздуха (3 МВ/м при нормальных условиях), но по пути развития молнии её внешнее поле слабое, порядка 10 кВ/м. Это объясняется лидерным механизмом развития молнии. Средняя скорость роста канала молнии порядка 105 м/с, хотя у отдельных разрядов она может быть на порядок выше. Стартуя в облаке, канал молнии обязательно продвигается в двух противоположных направлениях, например вниз, к земле (видимая глазом нисходящая молния), и вверх, к ионосфере (восходящая молния), которую можно видеть из космоса. Местом старта молнии нередко становятся авиалайнеры или высокие сооружения на поверхности Земли. От вершины Останкинской телебашни (г. Москва) примерно 27–28 молний (из ежегодных 30) улетают к грозовому облаку (см. фотографию). Когда канал молнии касается земли (или наземного сооружения), он разряжается: потенциал канала 20–100 МВ должен быстро сравняться с нулевым потенциалом земли. При этом электрический заряд стекает с канала и его ближайших ответвлений в землю. Так рождается ток молнии.
Среднее значение амплитуды тока около 30 кА, у самых мощных молний амплитуда достигает 200 кА. Хотя длительность импульса тока молнии в среднем не более 100 мкс, канал успевает разогреться до 30 000 °C. Сверхзвуковое расширение канала рождает ударную волну – гром. Часто по одной и той же траектории распространяется несколько каналов, такую молнию называют многокомпонентной. В среднем молния имеет 3–4 компонента, иногда их число доходит до 30. Компоненты могут следовать с паузами до 0,1 с. В паузе плазма в канале заметно остывает и яркость её свечения уменьшается. Такое мерцание канала удаётся различить невооружённым глазом. Как правило, канал молнии причудливо искривлён и имеет много ветвей, но генеральное направление развития всё-таки выдерживается, и в среднем молния движется к земле по направлению вектора напряжённости электрического поля. Поэтому она чаще ударяет в наиболее высокие сооружения. Это используется для молниезащиты.
Главным поражающим фактором молнии считался её высокотемпературный канал, способный при контакте поджечь практически любые горючие материалы. Ныне при массовом применении железобетона пожар от молнии становится редкостью. Наиболее опасным специалисты обоснованно считают электромагнитное поле молнии. Его воздействие способно повредить даже изоляцию высоковольтных линий электропередачи. Ещё опаснее поле молнии для микропроцессорной техники, компьютерных сетей, средств передачи и обработки информации. Производство средств защиты от молнии – хорошо развитая область современной техники. Вероятностью опасной встречи с молнией не стоит пренебрегать, учитывая, что в среднем на каждый квадратный километр территории России приходится 2–3 удара молнии в год.
В отличие от других природных явлений, молния практического применения не находит. Бо́льшая часть её энергии бесполезно рассеивается в атмосфере. Но даже если бы удалось собрать и сохранить всю энергию мощной молниевой вспышки, её едва ли хватило бы на электроснабжение современной квартиры в течение 100 суток. См. также Шаровая молния.