Большая книга тайн. Таинственные явления в природе и истории

Для образования грозы необходима, прежде всего, большая водность облаков. Поскольку с географической широтой снижается температура, это, в свою очередь, приводит к уменьшению водности, а, следовательно, к неравномерности размещения грозовых районов. Зимой раскаты грома и сверкание молний можно чаще услышать и увидеть над океанами, чем над сушей. В горах чаще, чем на равнинах. Но зимние грозы тем не менее «имеют место быть», и у них есть свои «излюбленные» места, в основном на побережьях: над Великобританией, западной частью Норвегии, поскольку эти территории находятся под воздействием постоянно влажных воздушных масс, приходящих с Атлантического океана, но почти никогда не бывают или очень редки в центральных частях материков.

Второе необходимое условие грозы — возникновение больших разностей электрического потенциала в облаках или между облаками, или между облаками и земной поверхностью.

Процесс образования молнии начинается с напряженности, которая возникает между землей и тучами. Капельки воды, из которых состоят кучево-дождевые облака, очень редко бывают нейтральны, чаще всего они несут какой-либо электрический заряд, причем, чем внушительнее облака, тем более сильные заряды возникают внутри них. Причем облака по определенным причинам получают электрические заряды разного знака. В нижних частях облаков преобладают капли с отрицательным зарядом, поэтому дожди значительно чаще выпадают на земную поверхность с положительными и реже с отрицательными зарядами.

Внутри самого облака есть места, где концентрируются заряды с одинаковыми знаками. И вот как раз электризация кучево-дождевого облака и приводит к той самой огромной напряженности электрического поля, которая возникает между облаками и землей, а также в облаках. Откуда что берется? Причины электризации элементов облаков, разделение зарядов в облаках до сих пор не достаточно ясны. Прямо все как у людей: между двоими, в общем-то, посторонними людьми возникает странное ощущение, а затем начинают проскальзывать искры, которые вполне могут привести к буре страстей.

Заряды внутри облака разделяются: положительные скапливаются в одной части облака, отрицательные — в другой. Причины электризации пока еще выясняются учеными. По этому поводу ведутся научные споры, высказываются различные точки зрения. Возможно несколько вариантов. Во-первых, это захват ионов каплями и кристаллами, особенно при выпадении осадков. Во-вторых, столкновение крупных и мелких капель. В-третьих, дробление (разбрызгивание) капель. Кроме того, это может быть сублимация, дробление и испарение кристаллов, и еще как вариант — замерзание переохлажденных капель на кристаллах. Собственно, ядро каждой капельки внутри облака имеет отрицательный заряд, а ее оболочка — положительный. Когда, под действием силы тяжести капля устремляется вниз, по пути она сталкивается с другими, оболочка отделяется, и, не успевая за тяжелым ядром или оказываясь на пути конвективного движения воздуха, направленного вверх, в конечном итоге оказывается в облаке выше, а ядро ниже.

Таким образом, в нижней части облака происходит скопление зарядов с отрицательным знаком, и в предгрозовых условиях земля локально заряжается положительно, а облака — отрицательно. Чуть менее половины всех разрядов приходится на молнии, образующиеся между облаками и землей.

В этих случаях земля получает значительные по величине заряды с отрицательным знаком, которые как бы стряхиваются с облаков.

В кучево-дождевых облаках разделение и накопление происходит настолько интенсивно, что напряженность электрического поля, то есть разность напряжений выражается как в сотнях тысяч вольт на каждый метр длины, так и может доходить до нескольких миллионов вольт на метр. Напряжение в облаках доходит до одного миллиарда вольт. То есть в данном месте Земли возникли предгрозовые условия.

Разноименно заряженные облака и земля притягиваются друг к другу, но в связи с тем, что воздух можно считать диэлектриком, так как его электропроводность очень мала (он состоит из нейтральных атомов и молекул), то быстро возникающие разности потенциалов не могут выравниваться постепенно, путем тока проводимости. Нужен проводник! В том случае, если напряженность достигает некоторых критических величин, происходит мгновенное выравнивание разностей потенциалов при помощи искрового разряда, то есть молнии.

Возможны несколько вариантов образования искрового разряда: между разнозаряженными частями одного и того же облака или между двумя соседними облаками, или между кучево-дождевым облаком и поверхностью земли. Приблизительно две трети всех грозовых разрядов на территории Великобритании происходит внутри облака, в то время как процент таких молний на юге Африки гораздо меньше. Молния играет роль контактного проводника. А ведь грозовые облака, способные накапливать потенциал порядка миллиарда вольт и создавать гигантские искры длиной в несколько километров, и вспышками, мощностью сопоставимыми с маленькой электростанцией, состоят всего лишь из капелек воды и льдинок!