Молния будь она в облаках во время грозы или та, что отправила делориана назад в будущее это красивый и опасных феномен. Многие представляют себе молния как белую пылающий нить между небом и землей, но существуют также молнии внутри облаков и между ними, а еще цветные и шаровые молнии. Все дело в накоплении электрического заряда и высвобождения энергии в яркие вспышки.

Спрайты, джеты и шаровые молнии, или немного о красивой и опасной физике

Чтобы получить разряд молнии сначала нужно разделить положительный и отрицательный заряд внутри облака. Облака представляют собой скопление маленьких кристалликов льда и молекул воды. Во время грозы воздух приходит в движение и эти частицы сталкиваются. Согласно одной теории отрицательно заряженные электроны молекул воды, идущие вверх проходит сквозь более тяжелые частицы, идущие вниз. Из-за этого нижняя часть грозового облако становится отрицательно заряженной, а верхняя положительно заряженной, но помните одноименные заряды отталкиваться.

Поэтому электроны на поверхности земли отталкиваются и поверхность под облаком приобретает полностью положительный заряд. Это разделение зарядов создает мощный электрическое поле между землей и облаками. Электрическое поле определяет с какой силой и в каком направлении пошел бы положительный заряд окажись он в поле. В этом случае он пошел бы вверх к облаку, а когда разница зарядов становится достаточной начинается первая стадия формирования молнии.

Чаще всего мы видим отрицательно заряженную молнию. Она возникает, когда электрическое поле становится достаточно сильным чтобы невидимая нить отрицательного заряда известной как смещающийся лидер начинала простираться к земле со скоростью примерно 50 метров микросекунду.

В это время нить положительного заряда стример поднимается вверх они встречаются и появляется вспышка и очень горячая больше двадцати пяти тысяч градусов по Цельсию, что примерно в пять раз горячее поверхности солнца. Поскольку отрицательно заряженные электроны спускаются от облака к земле молния называется отрицательно заряженной. Но существует и более редкая положительно заряженная молния поток положительно заряженных частиц, идущий от облака к земле.

Эти разряды возникают верхней положительно заряженный части облако и заряду приходится преодолевать большие расстояния до земли. Поэтому необходимо больше разделение зарядов, а это означает, что такой удар молнии может быть в десять раз мощнее отрицательно заряженной молнии.

Такой удар молнии может разделить молекула воздуха на ионы, которые сталкиваясь с молекулами водорода и кислорода вызывают появление фотонов красного света. Если это происходит мы видим красные спрайты они вспыхивают всего на несколько миллисекунд и похоже на огромных медуз в небе. Это звучит круто, но есть еще синие джеты - это молния возникает, когда большой положительный заряд идет вверх чтобы нейтрализовать заряд в облаке.

Высота синих джетов может достигать сорока километров, но появляются они только на доли секунды и ученые считают, что синий цвет им придает ионизированные молекулы азота. Шаровая молния еще более необычно она похоже на сияющий газовый шар размером с грейпфрут и может светится до 20 секунд. Ученые до конца не уверены в причинах ее появления.

Возможно она вызвана ионами, которые появляются, когда молния ударяет рядом со стеклом и ионы скапливаются с одной стороны стекла и создают электрическое поле возбуждая молекулы воздуха с другой стороны которые испускают фотоны и создают свечение. Другая теория говорит, что все дело в почве.

В 2012 году ученые из Китая впервые сняли шаровую молнию на камеру. Они проанализировали исходящий свет и обнаружили, что он состоит из кремния, железа и кальция, то есть элементов, содержащихся в почве поэтому молния, бьющая в землю может испарять кремневые соединения в почве, которые взаимодействуют с окружающей атмосферой порождают шаровую молнию. Что ж в следующий раз, когда вы будете наблюдать грозу сидя в тепле и безопасности у себя дома помните, что за всеми этими вспышками молний стоить физика красивая, опасная физика.