МОЛНИЯ, электрич. разряд между облаками или облаком и землей. М. является бурным процессом нейтрализации разделенных механич. действием ветра и электрич. индукции разноименных зарядов. Применением специальных методов измерения удалось установить важнейшие характеристики грозового разряда и дать им количественную оценку. По внешнему виду М. имеют весьма различный характер и поэтому могут быть разбиты на несколько групп. Наиболее важные из них: полосовые или линейные, шаровые и неточные.
Чаще всего встречаются линейные М., представляющие собой ярко светящиеся искровые разряды. Разряды этого вида, достигающие земли, причиняют наибольшее количество повреждений и человеческих жертв. Особенное развитие исследования этого типа М. получили за последнее десятилетие в связи с развитием мощных высоковольтных систем, работа которых в течение грозовых сезонов существенно нарушается. Механизм разряда линейной М. при отрицательно заряженном облаке (в большинстве случаев разряды происходят, повидимому, из отрицательно заряженных областей облака) представляет весьма сложный процесс, протекающий следующим образом: если градиент электрич. поля в каком-либо месте тучи достигает критич. значения, то в этой области возникает электрический разряд, который распространяется с весьма большой скоростью порядка см/сек., по направлению к земле. После прохождения пути в несколько десятков метров разряд приостанавливается на время порядка сек., после чего по проложенному первым разрядом пути устремляется новый разряд, к-рый снова проходит 50—100 м, и т. д.
Описанный процесс продолжается до тех пор, пока, наконец, разряд не дойдет до земли. Средняя скорость развития этого ступенчатого разряда, называемого лидером (т. е. ведущим), равна примерно см/сек. После достижения ведущим разрядом земли от поверхности последней вверх к облаку по пути, проложенному ступенчатым разрядом, начинает распространяться, со средней скоростью см/сек., ярко светящийся разряд, называемый «главным каналом». Чаще всего интенсивность его свечения убывает кверху. На рисунке 1 показан разряд М., состоящий из лидера и главного канала. В последнее время было найдено, что существуют разряды, в к-рых или нет лидеров или они не заметны на фотографиях. 
Рис. 1. Временная развертка грозового разряда. Стрелка указывает на лидер, стрелка — на главный канал.Нередко вслед за первым разрядом М. по проложенному пути развивается второй разряд, к-рый также состоит из лидера, идущего от тучи к земле, и главного канала, развивающегося в обратном направлении. — Лидер повторного разряда в отличие от лидера первого разряда развивается не ступенеобразно, а с некоторой б. или м. равномерной скоростью порядка см/сек. Такой лидер называется стрелообразным. Количество «повторных» разрядов может быть очень велико (была сфотографирована М. с 42 повторными разрядами), но в среднем колеблется около 4. Интервалы времени между отдельными повторными разрядами колеблются от тысячных до десятых долей секунды. Наиболее часты интервалы порядка нескольких сотых секунды. В виду малости этих интервалов линейная М. представляется глазу в виде одиночного яркого разряда, иногда с мерцающим светом.
Многочисленными измерениями удалось установить наиболее важные параметры грозового разряда. Для расчета и проектирования грозозащитных сооружений в первую очередь необходимо знание максимального значения силы тока и скорости нарастания его.
Рис. 2. Катодная осциллограмма тока молнии, снятая при прямом ударе молнии в вертикально поднятый металлический тросc. На рис. 2 показана катодная осциллограмма тока М., ударившей в вертикально поднятый тросc (дл. ок. 800 м), записанная у заземленного конца. Эта форма волны тока, повидимому, является характерной. При ударах М. в провода линий по ним от места контакта канала с проводом начинают распространяться электромагнитные волны, формы к-рых подобны изображенной на рис. 2. Амплитуда волны напряжения определяется произведением максимального значения тока на волновое сопротивление провода (обычно равное 400—600 омам). Под действием высоких разностей потенциалов, образующихся между проводом и землей, происходят перекрытия линейной изоляции. — Измерения, проведенные в разных странах с помощью ферромагнитных регистраторов, показали, что наиболее часто амплитудные значения токов М. имеют величины в пределах 40 килоампер. Максимальные значения амплитуды тока М. достигают 150—220 килоампер. Подавляющее большинство М. имеют отрицательную полярность. — В табл. на ст. 701 даны численные значения нек-рых характеристик грозового разряда. Весьма важен практический вопрос о пути, к-рый избирает М., направляясь к земле. Исследования, проведенные в этом направлении в последние годы, позволяют установить некоторые закономерности движения М. —
| Характеристика | Един. изме- рения |
Количественные значения | ||
|---|---|---|---|---|
| миним. | макс. | средн. | ||
Заряд тучи |
кул. | 10—20 | 50—270 | — |
| Заряд одного им- | ||||
льса |
0,05 | 20 | — | |
| Напряженность поля | ||||
| непосредственно под | ||||
| облаком у поверх- | ||||
ности земли |
kV/м | 5 | 300 | — |
| Скорость изменения | ||||
| интенсивности поля | ||||
облака |
kV/м | 2.000 | 20.000 | — |
| сек. | ||||
Потенциал тучи |
V | — | ||
| Промежутки времени | ||||
| между единичн. им- | ||||
пульсами |
сек. | 0, 0006 | 0,53 | 0,03 |
Диаметр канала М. |
см | 1—2 | 60 | — |
Длина M. |
км | — | 40 | 1—2 |
Амплитуда тока М. |
кило- | — | 200 | 20—40 |
| ампер | ||||
| Число отдельных им | ||||
| пульсов в одном | ||||
разряде |
— | 1 | 40 | 3—4 |
Основным фактором, определяющим путь искры, является электромагнитное поле, развивающееся вместе с грозовым разрядом. При приближении к земной поверхности решающее значение может приобрести подземный геологич. рельеф, в котором разные пласты имеют сильно разнящиеся удельные проводимости. М. при прочих равных условиях избирает на земной поверхности места с хорошей проводимостью почвы. В некоторых случаях, напр., М. может поразить подножие холма в месте выхода почвенных вод. С этой точки зрения понятно, что молния не всегда поражает наиболее возвышенные объекты.
Эффективной защитой от действия линейной молнии на различные сооружения являются молниеотводы или, иначе, громоотводы разных конструкций. Наибольшее распространение имеют стержневые и антенные громоотводы. — Поражая объекты, М. производит на них различные воздействия. Металлические проводники при недостаточном сечении расплавляются. Неоднократно наблюдалось полное расплавление и исчезновение телефонных бронзовых проводов сечением больше 2 мм². Плохо проводящие тела могут сильно разрушаться, так, напр., известно частое расщепление столбов и деревьев. Этот эффект обусловлен испарением влаги, находящейся в порах дерева, вследствие чего давление резко повышается и разрывает дерево. Токи молнии, протекая по параллельным проводникам, вызывают механические действия вследствие возникновения электродинамических сил.
Значительно более редкой формой атмосферных разрядов являются шаровые М., появляющиеся обычно после разряда линейной молнии. Шаровые М., следуя воздушным течениям, медленно передвигаются нек-рое время, а затем исчезают, иногда с оглушительным взрывом. Природа шаровой М. еще не выяснена. Разрушительное действие шаровой М. бывает весьма велико, и мероприятия, направленные на защиту от линейных разрядов, оказываются неэффективными для защиты от шаровой М. — Весьма редко наблюдаются т. н. неточные молнии. При этом разряд кажется состоящим из ряда ярких сферических или продолговатых тел, светящихся в течение довольно длительного времени.
