Сверкающие электрогенераторы небес: интересные научные факты о молниях

Молнии в мифологии

Во многих культурах бог или богиня грома и молнии часто были верховным божеством. В древней Греции правителем богов был Зевс, которого часто изображали с разрядом молнии в качестве оружия. Недаром его известнейшее прозвище — Громовержец. В древнегреческом пантеоне впрочем были и боги-близнецы грома и молнии, которых звали Астрапе и Бронте. Именно поэтому боязнь молний называется астрапофобия.

В скандинавской мифологии богом грома и молний был сын Одина Тор, который вызывал молнии из своего знаменитого молота Мьелнира. В индуизме Индра был правителем богов, а ещё и богом молний. В славянской мифологии верховный бог Перун был также громовержцем.

Молнии являются оружием Аллаха у мусульман. Как написано в Коране «Он несет мрак, гром и молнию… Он мечет молнии и поражает ими, кого пожелает.»

Даже Санта-Клаус присоединился к этому перечню со своими оленями Доннером (гром) и молния (Блитцен).

Зевс с молнией на Олимпе

Что же такое молния?

Молния — это электрический разряд, вызванный разницей в заряде между грозовыми облаками и землей, или между самими облаками. Большая часть молний не покидает пределы облака.

Далекий разряд, который освещает все облако, называется зарницей. Другие разряды могут выглядеть как четки, лента или ракета.

Как возникает молния?

Когда на небе бушует шторм, частицы дождя, снега или льда сталкиваются между собой. Эти столкновения повышают разницу зарядов между облаком и землей, и часто отрицательно заряжают нижние облачные слои. Объекты на земле, такие как деревья, башни со шпилями да и сама Земля становятся заряженными положительно. Так создается разница в зарядах, которую природа стремится исправить. И делает это с помощью прохождения электрического разряда между двумя полюсами.

Температура молнии крайне высока. Вспышка молнии может нагреть окружающий воздух до температуры в пять раз выше, чем на поверхности Солнца. Этот жар приводит к тому, что так стремительно нагретый воздух начинает расширяться и вибрировать. В результате чего и получаются раскаты грома, которые мы слышим вскоре после вспышки молнии.

Какие бывают типы молний?

Линейная молния

Линейные молнии, или же молнии типа облако-земля, встречаются очень часто. По данным ученых, каждую секунду в поверхность земли ударяет около 100 молний. Однако их мощь захватывает дух. В одном-единственном разряде молнии может содержаться до 1 миллиарда вольт электричества.

Стандартная молния земля-облака начинается с серии отрицательно заряженных разрядов, которая называется ступенчатым лидером. Эти разряды стремительно скатываются ступенями от нижнего края грозовой тучи к Земле по каналу со средней скоростью примерно в 300 000 км/ч. Каждая такая «ступенька» примерно 46 метров длиной.

Когда самая нижняя ступенька оказывается на расстоянии в 45 метров от положительно заряженного объекта, ее встречает восходящий поток электричества, который называется стример. Стример может подняться по зданию, дереву и даже человеку.

В месте соединения двух разрядов начинает течь электрический ток. Отрицательные разряды направляются по каналу вниз, а видимые вспышки ударов молнии вверх, в процессе перенося электричество в виде молнии.

Положительно заряженные молнии облако-земля

Примерно одна из 20 молний типа облако-земля «положительно заряженная». Такие молнии возникают в положительно заряженных верхний слоях грозовых облаков. Удары этих молний обращают вспять поток заряда обычных молний, и становятся намного сильнее и разрушительнее. Положительно заряженные молнии могут растянуться по всему небу, и ударить словно бы ниоткуда, за десятки километров от штормового облака, где они зародились.

Молния земля-облако

Как и другие молнии, молнии этого типа представляют собой разряд между облаком и землей. Только в этот раз разряд инициируется поднимающимся вверх лидером, берущим свое начало из наземного объекта. Молнии земля-облако часто зарождаются на высоких башнях или небоскребах. Они также могут быть как положительно, так и отрицательно заряженными. Если вы увидите разряд, который похож на дерево с растущими вверх ветками,  значит это молния земля-облако. Однако у некоторых молнии такого типа разветвление происходит только внутри облака, и поэтому незаметно.

Молния облако-облако

Молнии такого типа очень редки. Однако случается, что они путешествуют даже больше, чем между двумя облаками. Длинные, горизонтально передвигающиеся вспышки называют «паучьей молнией». Их часто можно видеть внизу слоистых облаков. Молнии типа облако-облако могут называть и горизонтальными молниями.

Внутриоблачные молнии

Самый распространенный тип разряда, который происходит внутри одной грозовой тучи. Молния при этом перемещается между областями облака разного заряда.

Шторовая молния

Этот термин используется при описании облаков, озаренных разрядом молнии. При этом сам канал молнии находится или внутри облака, или скрывается за горизонтом. Хотя этот тип молнии часто связывают с внутриоблачной, но по сути шторовая молния может быть молнией любого типа, которая скрыта за облаками или местностью.

Шаровая молния

Описаний шаровой молнии существует великое множество. Считается, что это молния особого типа, которая имеет форму шара и существует достаточно долгое время. Она способна перемещаться по непредсказуемой и странной для очевидцев траектории. Однако все имеющиеся свидетельства вызывают у ученых сомнения. Все попытки воссоздать шаровую молнию в лабораторных условиях не увенчались успехом в должной мере, и существуют теории, согласно которым этот феномен представляет собой галлюцинацию.

Ленточная молния

Такую молнию можно наблюдать во время ураганов с мощными пересекающимися ветрами и возвратными ударами. Ветер сдувает каждый успешный удар в сторону предыдущего удара, в результате и получается визуальный эффект, похожий на ленту. Если дернуть фотоаппаратом во время фотографирования молнии, то эффект будет сходным.

Четочная молния

Также ее называют бисерная или жемчужная. Молнию так назвали потому, что когда на стадии угасания канал молнии остывает, его свет разрывается на множество участков. И молния становится похожа на небесные четки или просыпанный бисер. Однако по своей природе такая молния не представляет собой какой-то отдельный тип, это просто этап существования обычного разряда.

Атмосферные явления, связанные с молниями

Спрайты

Спрайтами называются электрические разряды, который происходят высоко над активным ураганом. Они появляются в виде вертикальных красных колонн, которые могут подниматься на высоту до 100 километров над верхушкой облака. В большинстве случаев спрайты красного цвета и слабо освещены, поэтому их видно только ночью. Время их существования составляет всего лишь несколько секунд. Поэтому они почти незаметны для невооруженного глаза и их сложно сфотографировать. Форму спрайта часто описывают, как напоминающую колонну, морковку или медузу.

Джеты

Синие джеты «вырастают» из верхушки грозового облака. Они представляют собой узкие трубки-конусы синего цвета, постепено бледнеющие и исчезающие на высоте 40-70 км в нижней границе ионосферы. Продолжительность существования джетов составляет всего лишь доли секунды.

Синий джет, замеченный с МКС

Эльфы

Эльфами называют быстро расширяющиеся светящиеся области в форме диска, диаметр которых может достигать 400 км. Они существуют менее тысячной доли секунды и появляются над областями, где бьют молнии. Ученые считают, что эльфы возникают в том случае, когда энергетический электромагнитный импульс распространяется в ионосферу.

Тролли

Тролли появляются после особенно мощного спрайта. Эти красные точки можно заметить возле верхушки облаков. На видео можно заметить, что тролли начинаются с красного свечения, образующегося в «щупальце» спрайта, которое затем спускается вниз.

Тролль, замеченный рядом со спрайтом

Гномы

Гномы — это маленькие и очень кратковременные вспышки белого света, которые поднимаются с верхушки большого грозового облака. Их ширина составляет около 150 метров, а высота коло километра. Продолжительность их существования всего лишь несколько микросекунд.

Пикси

Впервые пикси были замечены летом 2000 года учеными международной программы STEPS, которые изучали электрические характеристики в верхних частях грозовых облаков на Высоких равнинах в США. Во время наблюдений ученые зафиксировали серию необычных светящихся объектов белого цвета сверху грозового облака. Это явление продолжалось около 20 минут, каждая вспышка длилась не более 16 милисекунд. Ширина каждого «пикси»составила менее 100 метров.

Зеленые призраки

Появляются после вспышки красных спрайтов на несколько секунд в виде зеленого послесвечения. Предполагается, что зеленые призраки возникают после того, как верхушки мощных спрайтов ударяются о слой, где происходит свечение атмосферы. При этом атомы кислорода могут на короткое время светиться зелёным цветом.

Зеленый призрак в небе после мощной грозы

Огни святого Эльма

Названы по имени святого Эльма, который считался покровителем моряков. Моряки считали, что эти огни приносят удачу, а в случае опасности сулят спасение.

Это оптическое атмосферное явление, похожее на разряд в форме светящихся кисточек или пучков. Они возникают на острых концах высоких предметов, таких как мачты, башни, острые вершины скал, одиноко стоящие деревья. Огни святого Эльма могут появиться в том случае, когда напряженность электрического поля в атмосфере очень высока, порядка 500 В/м и больше. Чезе всего это происходит во время грозы или перед ее началом, во время шторма в морях или зимой во время метелей. По своей физической природе являются особой формой коронного разряда.

Чем опасна молния?

Молнии представляют собой не только потрясающее зрелище, они очень опасны. Каждый год в мире от удара молнии погибает около 2000 человек. Сотни тысяч людей. которые выживают после попадания молнии, долго еще потом страдают от разнообразных долговременных последствий, таких как потеря памяти, головокружение, слабость, чувство онемения и другие достаточно неприятные симптомы, негативно влияющие на качество жизни. Что случится с человеком, если в него попадет молния? Молнии могут вызвать инфаркт и сильные ожоги, но примерно 9 из 10 человек выживают. Шансы получить удар молнии в среднем составляют 1 к 5 000.

Сильный жар молнии может испарить воду внутри дерева. В результате чего образуется пар, который просто разорвет дерево на куски. К тому же дерево — высокий объект, притягивающий молнии. Так что стоять под деревьями во время грозы действительно опасно. Тогда как машина — безопасное убежище. Человек, сидящий в машине, оказывается в своего рода «клетке Фарадея». Клетка Фарадея представляет собой сетчатую конструкцию, которая защищает находящегося внутри человека, направляя электрический разряд по своей поверхности в землю. Автомобиль и является такой конструкцией, так что разряд с кузова через колеса безопасно уйдет в землю.

Многие дома снабжены громоотводами и другой защитой, которые безопасно заземлят удар молнии. Помимо специальных приспособлений дома заземляются канализационными трубами, тубами водоснабжения и другими объектами. Дома защищают, но если во время грозы дотронуться до текущей воды или воспользоваться кабельным телефоном, то можно получить электрический удар.

Факты о молниях

• самая длинная молния в мире была зарегистрирована в США в 2020 году. Это была молния типа облако-облако, которая протянулась на расстояние в 768 километров над Миссисипи, Луизианой и Техасом;
• человек может разглядеть молнию на расстоянии до 100 километров%;
• температура молнии может достигать 20000—30000 °C, что в пять раз превышает температуру поверхности Солнца;
• молния может ударять в одно и то же место не только дважды, но и большее количество раз. Так, в Эмпайр-стейт-билдинг молнии могут ударить и более 20 раз в год. Молнии могут несколько раз ударять и в одного и того же человека. В Книге рекордов Гиннесса сообщается, что молния ударила в рейнжера национального парка в Вирджинии Роя Салливана семь раз;
• больше всего молний на Земле ударяет в Венесуэле, а точнее в районе озера Маракайбо недалеко от Карибского моря. Именно в этом месте происходит так называемая «вечная гроза», погодный феномен, когда в среднем в году здесь может пройти 260 гроз. И 150 из них будут сопровождаться молниями. Иногда молния в районе Маракайбо может ударять более 30 раз в минуту;
• однажды разряд молнии стал причиной гибели 81 человек. В декабре 1963 года молния ударила в крыло самолета, летящего из Пуэрто-Рико в Филадельфию. В результате самолет упал на землю и все пассажиры погибли;
• Эдвин Робинсон из Массачусетса утверждает, что молния вернула ему зрение. Он ослеп после аварии в 1971 году. Когда спустя 9 лет в него ударила молния, он потерял сознание на 20 минут. Когда очнулся, то понял, что снова может видеть;
• наука о молниях называется фульминология;
• в 1987 году молния сбила космическую ракету через 49 секунд после взлета. К счастью, ракета была беспилотной, и обошлось без человеческих жертв