Молния и гром

Что такое молния

Молния — это электрический искровой разряд в атмосфере во время грозы: яркая вспышка света, за которой следует гром^[1]. Чаще всего молнии рождаются в кучево-дождевых облаках — их и называют грозовыми. Но бывают молнии и в облаках над извергающимися вулканами, в торнадо и пыльных бурях^[1]. А ещё — на других планетах: на Венере, Юпитере, Сатурне, Уране^[1].

Как бьёт молния

Удар молнии — не одна вспышка, а несколько стадий^[1]:

1. Лидер. Сначала из облака к земле прокладывает путь слабо светящийся канал — лидер. Он движется ступенями по несколько десятков метров со скоростью около 50 000 километров в секунду, а между ступенями замирает на десятки микросекунд.
2. Встречный стример. Когда лидер приближается к земле, навстречу ему с высоких предметов — деревьев, мачт, крыш — поднимается свой разряд. На этом и основан молниеотвод: он «перехватывает» молнию и уводит ток в землю.
3. Главный разряд. По проложенному каналу снизу вверх проносится главный разряд. Ток в нём — от десятков до сотен тысяч ампер, и именно его мы видим как ослепительную вспышку.

Обычная молния переносит ток около 30 000 ампер и энергию около миллиарда джоулей^[2]. Вспышка длится в среднем полсекунды и состоит из нескольких коротких разрядов по 60–70 микросекунд^[2].

Большая часть молний — около 75% — бьёт внутри облаков и между облаками, и только четверть — в землю ^[1].

Откуда берётся гром

Молния раскаляет воздух вокруг себя примерно до 30 000 °C^[2]. Нагретый воздух мгновенно и резко расширяется — возникает ударная волна, как при взрыве. Её мы и слышим как гром^[3][4].

Почему гром не короткий «бах», а долгие раскаты? Потому что молния очень длинная — километры. Звук от разных её участков доходит до нас в разное время, а ещё отражается от облаков и земли^[3].

Правило трёх секунд

Свет летит со скоростью около 300 000 километров в секунду — почти в миллион раз быстрее звука. А звук в воздухе проходит лишь около 343 метров в секунду^[2][3]. Поэтому вспышку мы видим мгновенно, а гром слышим с задержкой.

Отсюда простое правило: три секунды между вспышкой и громом — это примерно один километр до места удара ^[3][4].

Гром слышно обычно на расстоянии до 15–20 километров^[3], а вспышку можно увидеть за 160 км и дальше^[2]. Поэтому бывает, что молния видна, а грома нет: гроза просто очень далеко.

Где молнии бьют чаще всего

По спутниковым данным, на Земле сверкает около 44 молний в секунду — почти полтора миллиарда в год ^[2].

Больше всего молний над озером Маракайбо в Венесуэле: там грозы бывают почти 300 дней в году, по 250 молний в день. Это явление называют молниями Кататумбо. На втором месте — деревня Кифука в горах на востоке Демократической Республики Конго^[2].

Как люди разгадали молнию

В древности молнию считали оружием самых могущественных богов — греческого Зевса, славянского Перуна, скандинавского Тора^[1][3]. О них — в статьях «Зевс» и «Перун».

Что молния — это электричество, доказал американский учёный Бенджамин Франклин. В 1750 году он описал опыт с воздушным змеем, запущенным в грозу: по мокрой бечёвке из грозового облака можно было «извлечь» электричество ^[1]. Франклину же приписывают изобретение молниеотвода — в 1752 году^[5], а у себя дома поставил «грозовые колокольчики» — прибор, который звенел, когда приближалась гроза^[2].

Первую известную фотографию молнии сделал в 1847 году американский фотограф Томас Истерли^[1].

Молнии над облаками

В конце XX века учёные открыли совсем необычные вспышки — над грозовыми облаками, на высоте десятков километров ^[1]:

• спрайты — красноватые вспышки на высоте 55–130 км, похожие на молнию, бьющую вверх;
• джеты — синие конусы высотой до 40–70 км;
• эльфы — огромные, но слабые светящиеся кольца диаметром около 400 км.

Разглядеть их очень трудно, и изучают такие вспышки в том числе со спутников^[1].

О другом «небесном» явлении — в статье «Как появляется радуга».

Соберите пазл «Ночная гроза над домом» в нашей игре Пазлум.