Молния — электрический искровой разряд в атмосфере, происходит во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом.

Причина этого явления природы заключается в огромной концентрации атмосферного электричества в грозовых облаках, в которых при присутствии восходящих потоков, происходит разделение отрицательных и положительных зарядов с накоплением заряженных частиц в различных частях тучи.

По современным представлениям образование заряженных частиц в облаках связано с наличием у Земли электрического поля, имеющего отрицательный заряд. Электрическое поле Земли обусловлено наличием в атмосферном воздухе свободных заряженных частиц, которые находятся в постоянном движении.

При этом в качестве обкладок принимается поверхность Земли и воздушный слой, сосредоточенный на высоте восьмидесяти километров над земной поверхностью. В качестве изолятора выступает часть атмосферы толщиной 80 км, которая обладает низкой электропроводностью. В электрическом поле планеты, на высоте между 1 и 8 километрами от уровня земной поверхности, конденсируются заряженные частицы и возникают грозовые явления, которые ухудшают электромагнитную обстановку и являются источником импульсных помех в энергетических системах.

Рис. 1. - Тепловая гроза.

Грозовые явления классифицируют на фронтальные и тепловые грозы. На Рис. 1 показана схема появления тепловой грозы. В результате интенсивного облучения солнечными лучами разогревается земная поверхность. Часть тепловой энергии переходит в атмосферу и нагревает её нижние слои. Тёплые воздушные массы расширяются и поднимаются выше. Уже на высоте двух километров они достигают области пониженных температур, где происходит конденсация влаги и возникают грозовые облака. Эти облака состоят из микроскопических капель воды, несущих на себе заряд. Как правило, грозовые облака образуются в жаркие летние дни в послеобеденное время и обладают сравнительно небольшими размерами.

Рис. 2 - Фронтальная гроза

Фронтальные грозы образуются при условиях, когда сталкиваются фронтальными частями два воздушных потока с разной температурой. Поток воздуха с пониженной температурой опускается вниз, ближе к земле, а теплые воздушные массы устремляются ввысь (Рис. 2). Грозовые облака формируются на высотах с пониженной температурой, где происходит конденсация влажного воздуха. Фронтальные грозы могут имет довольно большую протяженность и охватывать значительную площадь.

При конденсации в электрическом поле холодного воздуха образуются поляризованные водяные капли (Рис. 3): в нижней части капель находится положительный заряд, в верхней - отрицательный.

За счет восходящих потоков воздуха происходит разделение водяных капель: более мелкие поднимаются вверх, а крупные падают ниже. При движении капли вверх отрицательно заряженная часть капли притягивает положительные заряды и отталкивает отрицательные. В итоге, капля становится положительно заряженной т.к. постепенно собирает положительный заряд. Капли, которые падают вниз, притягивают к себе отрицательные заряды и в процессе падения оказываются отрицательно заряженными.

Рис. 3 - Поляризация дождевых капель в грозовых облаках.

Аналогично происходит деление заряженных частиц в грозовом облаке: в верхнем слое накапливаются положительно заряженные частицы, в нижнем – с отрицательно заряженные. Грозовое облако практически не является проводником, и по этой причине в течение некоторого времени заряды сохраняются. Если более сильное электрическое поле облака будет оказывать действие на электрическое поле "ясной погоды", то оно изменит своё направление в месте расположения (рис. 4).

Рис. 4 - Электрическое поле грозового облака с разделёнными зарядами

Распределение заряженных частиц в облачной массе крайне неравномерно: в отдельных точках плотность имеет максимальное значение, а в других – небольшую величину. В месте скопления большого количества зарядов и образуется сильное электрическое поле с критической напряжённостью порядка 25-30 кВ/см, возникают подходящие условия для образования молний. Грозовой разряд молнии подобен искре, наблюдаемой в промежутке между электродами, хорошо проводящими электричество.

Грозовая деятельность на территории РФ

В различных частях нашей страны интенсивность грозовой деятельности имеет существенные отличия. В северных районах отмечается наиболее слабая грозовая активность. При продвижении на юг наблюдается рост грозовой деятельности, которая характеризуется числом дней в году, когда были грозы. Средняя продолжительность гроз за один грозовой день на территории Российской Федерации составляет от 1,5 до 2 часов. Грозовая активность для любой точки РФ устанавливается по специальным метеорологическим картам грозовой деятельности, которые составляются на основании данных многолетних наблюдений метеорологических станций.

Рис. 5 - Карта грозовой деятельности на территории Российской Федерации и стран СНГ

Литература

1)Молния [Электронный реcурc]. – Режим доcтупa: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9C%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%B8%D1%8F#:~:text=%D0%9D%D0%B0%D0%B8%D0%B1%D0%BE%D0%BB%D0%B5%D0%B5%20%D1%87%D0%B0%D1%81%D1%82%D0%BE%20%D0%BC%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D0%B2%D0%BE%D0%B7%D0%BD%D0%B8%D0%BA%D0%B0%D0%B5%D1%82%20%D0%B2,%D0%B8%D0%B7%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%D1%85%2C%20%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BD%D0%B0%D0%B4%D0%BE%20%D0%B8%20%D0%BF%D1%8B%D0%BB%D0%B5%D0%B2%D1%8B%D1%85%20%D0%B1%D1%83%D1%80%D1%8F%D1%85. – зaгл. c экрaнa (дaтa обрaщения: 30.11.2020);

2) Природа молнии. Что такое молния и как она возникает? [Электронный реcурc]. – Режим доcтупa: https://ezetek.ru/poleznye-stati/priroda-molnii-chto-takoe-molniya-i-kak-ona-voznikaet – зaгл. c экрaнa (дaтa обрaщения: 30.11.2020);

3) Природа молнии [Электронный реcурc]. – Режим доcтупa:

http://electro-control.ru/info/51-priroda-molnii-grozozashchita.html – зaгл. c экрaнa (дaтa обрaщения: 30.11.2020).

 

Код для цитирования: Скопировать