атомами и молекулами фотонов ультрафиолетового излучения, испускаемого лидером (фотоионизация). Вследствие интенсивной ионизации встречающихся на пути лидера атомов и молекул воздуха плазменный канал растет, лидер движется к поверхности земли.

Tlo вот лидер, наконец, достиг земли (рис.6.3,в). С учетом остановок по пути ему понадобилось на это время 10...20 мс при расстоянии 1 км между тучей и земной поверхностью. Теперь тучу соединяет с землей плазменный канал, прекрасно проводящий ток. Канал ионизованного газа как бы замкнул тучу с землей накоротко. На этом первая стадия развития начального импульса заканчивается.

Вторая стадия протекает быстро и мощно. По проложенному лидером пути устремляется основной ток (рис. 6.3,г). Импульс тока длится примерно 0,1 мс. Сила тока достигает значений порядка 10 А. Выделяется значительное количество энергии (до 10 Дж). Температура газа в канале достигает (1...2) 10 К. Вот теперь как раз и рождается тот необычайно яркий свет, который мы наблюдаем при разряде молнии, и возникает гром, вызванный резким расширением внезапно нагретого газа.

Существенно, что и свечение, и разогрев плазменного канала развиваются в направлении от земли к туче, т. е. снизу вверх. Поясним это, разбив условно весь канал на несколько частей. Как только канал образовался (головка лидера достигла земли), вниз соскакивают прежде всего те электроны, которые находились в самой нижней его части; поэтому нижняя часть канала первой начинает светиться и разогреваться. Затем

к земле устремляются электроны из следующей (более высоко находящейся) части канала; начинаются свечение и разогрев этой части. И так постепенно - от низа до верха - в движение к земле включаются все новые и новые электроны; в результате свечение и разогрев канала распространяются в направлении снизу вверх.

Слева вверху на с. 91 даны последовательные снимки, демонстрирующие постепенное формирование канала разряда. Ниже представлены снимки, показывающие, как развивается импульс основного тока. Видно, что это развитие совершается в направлении снизу вверх.

Мы видим, таким образом, что молния бьет не из тучи в землю, как это обычно принято считать, а, наоборот, из земли в тучу. Зевсы, юпитеры, перуны и прочие боги-громовержцы метали свои молнии , что называется, от себя - их молнии били сверху, из туч. Так это и изображалось на всевозможных картинах. Действительность оказалась иной - настоящие молнии бьют снизу вверх. И уже по одной лишь этой причине утрачивают даже подобие божественного происхождения .

Но вернемся к физике молнии, i После того как прошел импульс основного тока, наступает пауза длительностью от 10 до 50 мс. За это время канал практически гаснет, его температура падает примерно до 10 К, степень ионизации канала существенно уменьшается.

Однако в туче еще сохранился большой заряд, поэтому новый лидер устремляется из тучи к земле, готовя дорогу для нового импульса тока. Новый лидер идет по

пути, который был проторен начальным лидером,- ведь на этом пути сохранилось еще много конов. Поэтому новому лидеру, вообще говоря, не приходится выбирать дороги , он без остановок, за время порядка 1 мс, пробегает весь путь сверху донизу. Его теперь называют не ступенчатым, а стреловидным лидером. И снова следует мощный импульс основного тока, распространяющийся по восстановленному каналу снизу вверх.

После очередной паузы, измеряемой десятками миллисекунд, все повторяется. В итоге высвечиваются несколько мощных импульсов, которые мы, естественно, воспринимаем как единый разряд молнии, -как единую яркую вспышку.

Такова в общих чертах физика линейной молнии, возникающей между тучей и землей. Следует оговориться, что действительная картина физических процессов оказывается сложнее. Так, не всегда стреловидный лидер следует точно и полностью по пути, проложенному ступенчатым лидером. В какой-то точке этого пути он может вдруг предпочесть изменение дальнейшего маршрута. И тогда мы наблюдаем молнию в форме раздвоенной ломаной линии.

Гром. Гром возникает вследствие резкого расширения воздуха при быстром повышении температуры в канале разряда молнии,

Вспышку молнии мы видим практически как мгновенную

вспышку и в тот же момент, когда происходит разряд; ведь свет распространяется со скоростью 3-10* м/с. Что же касается звука, то он распространяется значительно медленнее. В воздухе его скорость равна 330 м/с. Поэтому мы слышим гром уже после того, как сверкнула молния. Чем дальше от нас молния, тем, очевидно, длиннее пауза между вспышкой света и громом и, кроме того, слабее гром. Измеряя длительность таких пауз, можно приближенно оценить, как далеко от нас в данный момент гроза, насколько быстро она приближается к нам или, напротив, удаляется от нас. Гром от очень далеких молний вообще не доходит - звуковая энергия рассеивается и поглощается по пути, Такие молнии называют зарницами.

Почему мы слышим гром в течение нескольких секунд, тогда как разряд молнии (с учетом всей совокупности последовательных импульсов) длится всего 0,1...0,2 с? Причин тому две. Во-первых, молния имеет большую длину (она измеряется километрами); звук от разных ее участков доходит до нас в разные моменты времени. Во-вторых, происходит отражение звука от облаков и туч - возни-t кает эхо, Эти две причины и при-, водят к тому, что вслед за короткой вспышкой молнии слышатся более или менее долгие раскаты грома.

Заметим, что отражением звука от облаков объясняется происходящее иногда усиление громкости звука в конце громовых раскатов,

глава

Что об огненных шарах, по воздуху носящихся и часто с великим громом разрывающихся, упоминается, то их не за иное что почитать должны, как за огненную материю, молнии подобную. Ибо не можно доказать, чтоб они были твердые шары, из собравшихся горючих паров в атмосфере родившиеся.

Из учебника физики середины XVIII в.

шаровая молния