Молния — электрический пробой воздуха
В грозовом облаке скапливается огромный электрический заряд: верхушка облака — положительная, нижняя часть — отрицательная. Разность потенциалов достигает сотен миллионов вольт. Когда поле становится достаточно сильным, воздух «пробивается» — начинается молния.
Ступенчатый лидер: как молния прокладывает путь
Молния не бьёт сразу от облака до земли. Сначала вниз движется ступенчатый лидер — невидимый глазу плазменный канал, который продвигается рывками. Каждый «шаг» — около 50 метров, пауза около 50 мкс. На каждом шагу лидер выбирает направление туда, где в данный момент воздух чуть сильнее ионизирован (проводит лучше). Эти неоднородности случайны — поэтому путь изломан.
Встречный лидер и главный разряд
Когда ступенчатый лидер подходит к земле на расстояние ~100 м, от заземлённых предметов (деревья, крыши, громоотводы) навстречу поднимается встречный лидер. При встрече двух лидеров канал замыкается, и по нему проходит мощный обратный разряд — снизу вверх, со скоростью до ⅓ скорости света. Именно он даёт ослепительную вспышку и громкий удар. Время главного разряда — около 0,2 мс.
Почему молния ветвится
Ступенчатый лидер часто разветвляется: на каждом шагу может возникнуть несколько претендентов. Большинство ветвей обрываются — главный разряд проходит только по одному (самому проводящему) каналу. Все остальные ветви мы видим как «ложные» — они слабее и гаснут.
Громоотвод: управляем зигзагом
Громоотвод создаёт концентрацию электрического поля на своём острие — это запускает встречный лидер именно оттуда. Ступенчатый лидер с облака «видит» этот лидер раньше всего и направляется к нему. Молния попадает в громоотвод, а не в здание — не потому что «притягивается», а потому что громоотвод первым протягивает встречную руку.
