Что такое молния и как она образуется

Простые ответы на частые вопросы.

Что это Как образуется Сколько вольт в молнии Удар молнии Как уберечься В какие деревья молния бьет реже всего Как определить расстояние до молнии по звуку Где молнии встречаются чаще всего

Что такое молния  Фото: Shutterstock.com Молния может достигать в длину нескольких десятков километров

Молния — это искровой электрический разряд в атмосфере; ионизованный канал, который образуется между грозовым облаком и землей или между облаками с зарядами различной полярности. Такое объяснение этого природного явления дано в Большой российской энциклопедии [1]. 

Температура внутри молнии достигает 30 000 °C. В длину она может достигать нескольких десятков километров. Рекорд — 321 км. А самая продолжительная по времени молния длилась 7,74 секунды.

Чем молния отличается от грозы

Гроза — это атмосферное явление, при котором внутри облаков, между ними или между облаком и поверхностью земли возникают электрические разряды — молнии, сопровождаемые громом, осадками в виде обильного дождя и часто шквалистым ветром. То есть молния — это часть грозы, также как и гром.

При этом молния — мощный электрический искровой разряд в атмосфере, повышающий температуру воздуха до примерно 30 000 °C, а гром — звуковой аккомпанемент грозы, громкая ударная волна, которая возникает вследствие разряда молнии при столкновении областей повышенного и пониженного давления.

Особенно опасен так называемый «сухой разряд» молнии, который не сопровождается дождем.

Как образуется молния: простыми словами Фото: Shutterstock.com Образуется молния чаще всего в облаке одновременно в двух противоположных направлениях — нисходящему к земле и восходящему в ионосферу, которое можно различить только из космоса

Ежегодно в атмосфере Земли происходит около 1,4 миллиардов разрядов молний. К счастью, большая их часть поверхности нашей планеты не достигает, выпуская электрический разряд между облаками. Опасность представляют лишь оставшиеся 25%.

Образуется молния чаще всего в облаке одновременно в двух противоположных направлениях — нисходящему к земле и восходящему в ионосферу, которое можно различить только из космоса. 

В большинстве случаев молнии образуются внутри грозовых туч, а также в пространстве больших слоисто-дождевых и облаков кучево-дождевого типа.

Как же это происходит? Облака состоят из водяного пара, капельки которого при замерзании на большой высоте превращаются в кристаллы льда. Нагретый воздух распределяется неравномерно, из-за чего мелкие льдинки поднимаются вверх, а крупные, напротив, опускаются. В процессе их столкновения и трения возникает электрический заряд. У мелких он положительный, у крупных отрицательный. Эта разность требует разрядки, порождая молнию. 

Какие виды молний бывают 

Линейная молния — один из самых распространенных видов молний.. Фото: Shutterstock.comГоризонтальная молния — распространяется в горизонтальной плоскости по небу, . Фото: Shutterstock.comЗигзагообразная молния — имеет зигзагообразную траекторию и иногда пульсирующее свечение.. Фото: Shutterstock.comЛенточная молния — внешне выглядит как несколько зигзагообразных разрядов от облаков к земле,. Фото: Shutterstock.comЧеточная (пунктирная молния) — редкая форма электрического разряда. Фото: Shutterstock.comШаровая молния. Фото: Shutterstock.comСпрайт — это вид молнии, бьющей из облака вверх. Фото: Shutterstock.comЭльф — молния в виде огромной слабосветящейся вспышки-конуса диаметром около 400 км. Фото: Wikipedia.orgОбъемная молния — как правило появляется перед надвигающейся грозой.. Фото: Shutterstock.comДжет — молния в виде трубки-конуса, преимущественно синего цвета, высотой до 70 км.. Фото: Wikipedia.orgОгни Святого Эльма — наблюдается не только во время грозы, но и зимой в метель. . Фото: Shutterstock.comТепловая молния. Фото: Shutterstock.comВулканическая молния — разряд, который возникает из пузырьков магмы и пепла при извержении вулкана. Фото: Shutterstock.com

Линейная молния — один из самых распространенных видов молний. Представляет собой длинный электрический разряд, с небольшими боковыми ответвлениями. Вспышка длится не более 0,5 секунд. Имеет три подвида: облако — земля; земля — облако; образуются в результате «пробивания» воздушной прослойки между вершиной заряженного объекта на земле и нижней частью грозового облака; облако — облако; относится к самым длинным — до 150 км, наблюдается чаще в тропических широтах; выглядит очень эффектно, будто облака пускают друг в друга огненные стрелы. Зигзагообразная молния — имеет зигзагообразную траекторию и иногда пульсирующее свечение. Горизонтальная молния — распространяется в горизонтальной плоскости по небу, иногда без грозовых облаков. Обладают большой мощью и представляют серьезную угрозу для самолетов и вертолетов. Ленточная молния — внешне выглядит как несколько зигзагообразных разрядов от облаков к земле, параллельно смещенных относительно друг друга с небольшими промежутками или без них. Четочная (пунктирная молния) — редкая форма электрического разряда при грозе в виде цепочки из светящихся точек. Не ветвится, имеет волнообразный характер. Шаровая молния — представляет собой широкую вертикальную полосу света, почти всегда сопровождается низким негромким гулом. Спрайт — это вид молнии, бьющей из облака вверх. Явление редкое и малоизученное. Эльф — молния в виде огромной слабосветящейся вспышки-конуса диаметром около 400 км, образуется в верхней части грозового облака. Объемная молния — белая или красноватая вспышка при низкой полупрозрачной облачности, с сильным звуком треска, как будто со всех сторон одновременно. Как правило появляется перед надвигающейся грозой. Джет — молния в виде трубки-конуса, преимущественно синего цвета, высотой до 70 км. Огни Святого Эльма — это электрический разряд в форме светящихся пучков или кисточек, который возникает на острых концах высоких предметов при повышенной напряженности электрического поля в атмосфере. Наблюдается не только во время грозы, но и зимой в метель.  Тепловая молния — редкий вид молний, который зачастую не сопровождается грозой и раскатами грома, возникает в теплое время года.  Вулканическая молния — разряд, который возникает из пузырьков магмы и пепла при извержении вулкана. 

Сколько вольт в молнии?  Фото: Shutterstock.com Один из самых мощных громоотводов России — Останкинская башня

Согласно данным Гисметео [2] сила тока молнии исчисляется сотнями тысяч ампер, ее скорость способна доходить до 100 км/с, искровой разряд — приводить к напряженности электрического поля атмосферы порядка 25–50 кВ/м, а разность потенциалов на ее пути — достигать сотен миллионов, вплоть до миллиарда вольт. 

Но для современных металлоконструкций такие удары угрозы не несут, они защищены специальными системами.  

Один из самых мощных громоотводов России — Останкинская башня, уходящая в небо на 540 метров. Неудивительно, что молниезащита этого строения-гиганта отражает в год около 30 ударов молний, обеспечивая безопасный радиус в 200 метров вокруг телевышки. На самом же деле в буквальном смысле молния башню не поражает. Молниеотвод ловит сигнал разряда и пускает ему навстречу плазменный канал, который по-научному называется встречным лидером, а после — передает энергию на заземление на глубину шесть метров вдоль фундамента башни. При этом часть остаточной энергии электрического поля грозового облака вышка вбирает, увеличивая ионизацию вокруг себя. Это приводит к тому, что ее верхушка выбрасывает молнию, направленную в небо. 

Значительно возвышается над уровнем моря и монумент «Родина-Мать зовет» в Волгограде. Высота скульптуры с мечом 85 метров, но стоит она на высоте 102 — Мамаевом Кургане. Кстати, громоотводы установлены в волосах Родины-Матери и на острие ее меча.

Удар молнии Фото: Sgutterstock.com Особенно сложно определить движение молнии на ровной поверхности или однородной, например, как стоянка машин

Траектория движения молнии непредсказуема, луч в большинстве случаев идет зигзагообразно. Особенно сложно определить движение молнии на ровной поверхности или однородной, например, как стоянка машин. Но как правило молния выбирает точку, которая возвышается над другими. 

Самый распространенный разряд — «облако-земля». Продолжительность — от 60 до 100 мкс, а средняя скорость — около 150 км/с. Сила ударной волны нарастает до 100 килограммов на один квадратный сантиметр. А мощность разряда может в отдельных случаях доходить до 200 кА (килоампер) и достигать 1000 кВ.

Особенно опасными считаются попадания молний рядом или в склады и заводы с легковоспламеняющимися и взрывчатыми веществами. В этом случае угрозу представляет не только сама молния, но и индуцированное электростатическое напряжение, способное вызвать искру, что может стать катализатором взрыва и мощного пожара. И касается это не только прямого попадания в здание или цистерну, достаточно может быть и самой высоко заряженной предгрозовой атмосферы. Поэтому на таких объектах молниезащита максимально усилена, в том числе и системой погашения статического электричества.

Что притягивает молнию? Фото: Shutterstock.com Молнию притягивают шпили в больших городах Отдельно стоящие деревья; причем доказано, что молния часто бьет в деревья до этого уже пораженные молнией. Фонарные столбы и любые шпили. Печные и водосточные трубы. Спутниковые или антенны Интернет. Внешние усилители телевизионного сигнала. Ветровые флюгеры. Стога сена посреди поля или придомового участка. Водоемы и бассейны.

Ежегодно в мире от ударов молний погибают до 6000 человек. А чаще всех страдают жители Венесуэлы, Африки, Бразилии, Сингапура и США.

Что будет, если молния ударит в машину

Люди внутри кабины стоящей машины от прямого удара молнии не пострадают, так как весь разряд возьмет на себя кузов. Главное в этот момент — не прикасаться к металлу автомобиля. Чаще молния бьет в антенну радиоприемника или навигационной системы, выжигая дыру в крыше или лобовом стекле. 

Если молния попадет в автомобиль по ходу его движения, она может вывести из строя технические электронные системы и ослепить водителя, что является риском возникновения аварии. Если разряд попадает в моторный бак, двигатель мгновенно заклинивает. Разряд в землю может оплавить асфальт, шины и диски авто. 

Прямое попадание молнии опасно последующим пожаром машины.

Что будет, если молния ударит в дом

Дом без громоотвода с заземлением с большой долей вероятности загорится. И не только от самого разряда, но и от выделенной тепловой энергии. Количество тепла зависит от силы сопротивления материала строения. Чем она выше, тем больше тепла. Самые незащищенные — деревянные и щитовые дома с не залитой бетоном арматурой. Кирпичные — безопасные, они плохо проводят тепло и электроразряды.

Участок с близким расположением грунтовых вод повышает риски притяжения молнии. Увеличивают риск попадания молнии и последующего воспламенения расположенные рядом горючие материалы, снопы сена, зернохранилища, антенны и флюгеры. 

Что будет, если молния ударит в человека Фото: Shutterstock.com Если человека поражает молния, шансы выжить невелики

Если человека поражает молния, шансы выжить невелики. Большинство пострадавших погибают моментально от сердечного приступа, вызванного разрядом тока. У многих из-за резкого перепада давления лопаются барабанные перепонки и сосуды глаз. Кроме того, разряд мгновенно нарушает сердечный ритм, парализует дыхательную систему и оставляет на теле человека сильные ожоги как следствие воспламенения волос и одежды.

Однако удар молнии не всегда смертелен, разряд может пройти через тело человека за доли секунды, не оставив никаких внешних проявлений. Но даже в этом случае пострадавший получает повреждения нервов, посттравматическое стрессовое расстройство и симптомы, похожие на результат сотрясения мозга. Спрогнозировать последствия удара молнии невозможно. У одних случается частичная потеря памяти и полная амнезия. У других на теле остаются характерные отметины, так называемые «фигуры Лихтенберга», как следствие обезвоживания и повреждений сосудов. У третьих на всю жизнь сохраняются болевые ощущения. Все очень индивидуально.

Печальный рекордсмен мира по числу поражения молнией — Рой Салливан, его молния била семь раз.

Почему молния бьет в человека?

Самыми распространенными считаются четыре фактора:

Человек становится частью канала электрического разряда и попадает под прямой удар. Молния попадает в высокий объект, а часть энергии перенаправляет на объект ниже, которым может оказаться и человек, особенно с включенным сотовым телефоном. Это называется поражение боковой вспышкой молнии. Притянуть удар молнии может человек в активном движении. Рассеянное напряжение от поверхности земли после удара молнии также может поразить человека током.

Как уберечься от удара молнии: 15 основных правил безопасности Фото: Shutterstock.com Чтобы уберечься от удара молнии необхожимо соблюдать правила безопасности Находясь в лесу или парковой городской зоне желательно удалиться от высоких деревьев. Чем выше дерево, тем выше риск попадания молнии в него. К стволу прикасаться нельзя. Не ищите укрытия под одиноко стоящим деревом. Если возможности выйти из леса нет, присядьте на корточки в ложбинке или под низкорослым разлапистым деревом или кустом без выдающейся верхушки. Отключите сотовый телефон. Ни в коем случае не ложитесь на землю во время грозы.  Если гроза застала на улице в городе, надо покинуть открытое пространство, спрятавшись от молнии в помещении: магазине, аптеке, кафе или подъезде, или хотя бы в арке здания. Помните: все строения в городе защищены громоотводами. Не ищите укрытия внутри остановок общественного транспорта и около металлических конструкций и будок электропередач. Находясь в доме, не включайте электрические бытовые приборы, не касайтесь  водопроводных кранов, труб и отопительных батарей. В частном доме нужно помнить, что печной (каминный) дым обладает высокой электропроводностью, повышая шансы удара молнии в трубу дымохода. Закройте окна, не выходите на балконы, даже если очень хочется вдохнуть насыщенного озоном грозового воздуха. Если гроза застала в автомобиле, прекратите движение, съехав на обочину и выключив двигатель, а также опустите автоантенну.  Мотоцикл и велосипед потенциально опасны в грозу. Спешьтесь, положите транспортное средство на землю и удалитесь от него метров на 30. В грозу купаться, ловить рыбу, плавать на лодке, катамаране или сапборде нельзя, лучше вообще в это время не находиться в непосредственной близости от водоема.  Убегать от потенциальной угрозы удара молнии нельзя, передвигаться нужно спокойным шагом. Не пережидайте грозу у костра. Помним пункт 9 об электропроводимости горячего дыма.

Телефоны экстренных служб: «01», с сотового «112». 

В какие деревья реже всего бьет молния Фото: Shutterstock.com Последствие удара молнии в дерево

Считается, что чаще других деревьев «притягивают молнию» тополя, дубы, сосны и ели. 

А клен, березу и лещину молнии практически не поражают. 

Как определить расстояние до молнии по звуку Фото: Моя Планета Пример расчета до молнии по звуку

Скорость звука составляет 331,3 м/сек в сухом воздухе при 0 °C, а при температуре около 28 °C  —346 м/сек. Эти значения принято усреднять до 340 м/сек. То есть звук проходит примерно 1 километр за 3 секунды. А скорость света намного выше — около 299 800 км/сек. 

Чтобы определить расстояние до молнии по звуку, нужна совсем простая арифметика. Увидев молнию, нужно начать отсчитывать секунды до появления грома, а после количество секунд разделить на 3. Ответ даст понимание того, в скольких километрах от вас ударила молния. 

Например: насчитали 30 секунд, значит в 10 километрах, 12 — в четырех.

А еще существует правило 30-30, где первое значение — время в секундах, сигнализирующее  о близости грозы (то есть она уже в 10 км), а второе —  время в минутах, которое нужно провести в укрытии после последнего удара молнии, чтобы не получить остаточный заряд тока. 

Места, где молнии встречаются чаще всего  Фото: Shutterstock.com Чаще всего молнии бьют по территории Южной и Центральной Африки, а также Южной Америки

В 2016 году американские и бразильские метеорологи опубликовали рейтинг самых опасных мест мира, которые подвергаются ударам молний чаще всего. Они проанализировали данные спутника Tropical Rainfall Measuring Mission за период с 1997 по 2015 годы. Разделив Землю на условные квадраты и изучив их грозовой фон, они определили 500 точек, которые чаще остальных мест на планете подвергаются ударам молний. Статью команды ученых, возглавляемую доктором Рэчел Альбрехт опубликовало научное издание «Bulletin of the American Meteorological Society».

Оказалось, что чаще всего молнии бьют по территории Южной и Центральной Африки, а также Южной Америки. А главным центром притяжения молний оказалась деревня Кифука в Конго, на которую в год приходится 158 ударов молний на один квадратный метр! 

Еще один «магнит» для молний — озеро Маракайбо в Венесуэле. Оно  прославилось на весь мир уникальным явлением под названием молнии Кататумбо. В месте впадения реки Кататумбо в озеро Маракайбо отмечена наивысшая вероятность удара молний — 250 молний на квадратный километр в год. На пике активности — с мая по октябрь, в ночное время суток, примерно с 19.00 часов и до 4.00 утра — здесь было зафиксировано 28 ударов молний в минуту. За что венесуэльцы прозвали их бесконечными молниями, а местные авиаторы используют их в качестве ориентира, называя «Маяк Маракайбо». 

Почему грозы так часто происходят именно в этом месте? Ученые считают, что это связано с совокупностью природных условий. Конкретно — ветров, которые дуют с Анд, а также метана, который выделяют в атмосферу болотистые местности. А в подтверждение того, что молнии в Маракайбо были всегда, говорит описание этого уникального явления в поэме Лопе де Вега «Песнь о Драконе».

География погодных рекордов

Самые необычные осадки

Почему перед дождем хочется спать?