3.2 Лінійна блискавка

Блискавка - електричний розряд між хмарами або між хмарою і землею.

Середня швидкість руху блискавки 150 км/с. Сила струму всередині каналу блискавки доходить до 200000А. Температура плазми у блискавці перевищує 10000 С. Напруженість електричного поля всередині грозової хмари становить від 100 до 300 вольт / см, але перед розрядом блискавки в окремих невеликих обсягах вона може доходити до 1600 вольт / см. Середня сила струму розряду від 20 до 100 кілоампер. Середній заряд грозової хмари становить 30-50 кулонів. У кожному розряді блискавки переноситься від 1 до 10 кулонів електроенергії.

При досягненні деякої так званої критичної напруженості настає розряд, що починається зазвичай у верхніх, більш розряджених шарах повітря. Під дією електричного поля з повітря електрони розганяються і, стикаючись з нейтральними атомами, розбивають їх на електрони та іони. Одна пара атомів після розщеплення породжує чотири нові частинки, з яких дві є електрони. Останні, рухаючись в полі спільно з двома електронами, що їх утворили, породять чотири нових електрона і так далі. Таким шляхом відбувається початкова стадія розряду, який спрямовується зі швидкістю близько 100 кілометрів на секунду до землі (або до сусідньої хмари). Зовні ця стадія характеризується слабким світінням і нагадує струмочок, який насилу прокладає собі звивистий шлях в атмосфері, ніби огинаючи невидимі перешкоди, іноді розгалужуючись на кілька струмків. Цей блідий розряд, що пробігає відстань між хмарою і землею за соті долі секунди, називається лідером. Як тільки лідер завершить свій шлях, по його сліду, який насичений іонами і добре проводить електрику, починається сильний і швидкий розряд, але вже у зворотному напрямку. Швидкість цього розряду досягає десятків тисяч кілометрів на секунду. Струм в каналі блискавки за дуже короткий термін зростає до десятків і навіть сотень тисяч ампер. Звивистий шлях розряду починає яскраво світитися внаслідок дуже сильного нагрівання повітря. Ця друга стадія розряду і являє собою, власне, блискавку, яка здатна заподіяти значних руйнувань чи пожеж. Потім сила струму спадає, світіння слабшає, і на цьому закінчується перший імпульс блискавки. Часто через кілька сотих часток секунди в хмарі створюються умови для повторного імпульсу, який розвивається в тому самому повітряному каналі, по якому пройшов перший імпульс.

Таких окремих імпульсів може бути до 50, а загальний час грозового розряду іноді досягає 1,5 секунди. При цьому кожен імпульс блискавки складається з лідера і головної фази розряду. Простим оком неможливо розрізнити окремі імпульси блискавки. Ми сприймаємо їх як одну блискавку, іноді розгалужену на кілька смуг, якщо шляхи окремих імпульсів не збігаються. Застосовуючи ж фотографічні апарати, вдається зняти і проаналізувати перебіг всього процесу в часі. Зазвичай блискавка включає декілька повторних розрядів, але їх число може доходити і до декількох десятків. Тривалість багатократної блискавки може перевищувати 1 сек.

Зсув каналу багатократної блискавки вітром створює так звану стрічкову блискавку - світну смугу.

При попаданні блискавки безпосередньо в ґрунт можливе утворення своєрідного мінералу фульгуритів, що представляє собою, в основному, спечений кварцовий пісок. Поразка звичайної лінійної блискавкою усередині будівлі неможливо.

Внутрішньохмарні блискавки включають зазвичай тільки лідерні стадії; їх довжина коливається від 1 до 150 км.

Доля внутрішньо хмарних блискавок росте у міру зміщення до екватора, міняючись від 0,5 в помірних широтах до 0,9 в екваторіальній смузі. Проходження блискавки супроводжується змінами електричних і магнітних полів і радіовипромінюванням, так званими атмосфериками.

Ймовірність ураження блискавкою наземного об'єкту зростає у міру збільшення його висоти і із збільшенням електропровідності ґрунту на поверхні або на деякій глибині (на цих факторах заснована дія громовідводу). Якщо в хмарі існує електричне поле, достатнє для підтримки розряду, але недостатнє для його виникнення, роль ініціатора блискавки може виконати довгий металевий трос або літак - особливо, якщо він сильно електрично заряджений. Таким чином іноді «провокуються» блискавки в шарувато-дощових і потужних купчастих хмарах.

Найкраще роботу природної електричної машини спостерігав з космосу. Російський космонавт Володимир Джанібеков говорить:

- Спалахи блискавок, прошивають простір над планетою, схожі на роботу фотоспалахів неймовірної сили, відмінно видних навіть із Місяця. Починаєш розуміти, чому люди, що опинилися під обстрілом блискавок, порівнювали своє положення з кошмаром.

Щогодини на нашій планеті реєструються понад мільйон грозових розрядів, жертвами деяких стають люди, що знаходяться на воді, в небі, на землі.

На думку американського фізика Джері Айтман, ці втрати від поразок небесним електрикою цілком порівнянні з втратами в локальних бойових діях. Тобто, річна статистика смертей і каліцтв іноді істотно перевищує непоправний збиток, що наноситься такими природними катастрофами, як смерчі, цунамі.

На довершення до всього, виявляється, блискавка ще й художник!

Чи може спалах блискавки закарбувати «образ» навколишньої природи на тілах або предметах? Питання це абсолютно серйозно дебатувалося серед вчених в XIX в., І сам предмет дебатів отримав офіційне найменування: керанографія.

Високі дерева - часта мішень для блискавок. На реліктових деревах-довгожителів легко можна знайти множинні шрами від блискавок. Вважається, що поодиноко стоїть дерево частіше вражається блискавкою, хоча в деяких лісових районах шрами від блискавок можна побачити майже на кожному дереві.

Сухі дерева від удару блискавки спалахують. Найчастіше удари блискавки бувають спрямовані в дуб, найрідше - в бук, що, мабуть, залежить від різної кількості жирних масел в них, що представляють великий опір електрики.

Блискавка проходить в стовбурі дерева по шляху найменшого електричного опору, з виділенням великої кількості тепла, перетворюючи воду на пару, яка розколює ствол дерева або частіше відриває від нього ділянки кори, показуючи шлях блискавки. У наступні сезони дерева зазвичай відновлюють пошкоджені тканини і можуть закривати рану цілком, залишивши тільки вертикальний шрам. Якщо збиток є занадто серйозним, вітер і шкідники в кінцевому підсумку вбивають дерево. Дерева є природними громовідводами, і, як відомо, забезпечують захист від удару блискавки для довколишніх будівель. Посаджені біля будівлі, високі дерева уловлюють блискавки, а висока біомаса кореневої системи допомагає заземлювати розряд блискавки. Тому під час грози не можна ховатися під деревами.