Гроза -это электростатический генератор, для которого нужны мощные и быстрые потоки влажного воздуха для пространственного разделения заряда. Такие потоки возможны при большой разнице температур между воздушными слоями. Зимой, обычно, такой разницы нет.
Не вдаваясь в сложный и интересный вопрос о происхождении атмосферного электричества, что относится уже к области геофизики, мы укажем только, что причиной сильного увеличения атмосферного электрического поля во время грозы являются электрические заряды облаков. В облаках имеются и положительные, и отрицательные заряды, расположенные в разных частях облака. Наиболее часто отрицательные заряды расположены на той стороне облака, которая обращена к земле, а положительные заряды — на противоположной, хотя иногда наблюдается и более
сложное распределение зарядов. Когда во время грозы электрическое поле в атмосфере делается достаточно большим, возникает искровой разряд, т. е. молния.
Молнии возникают либо между облаками, либо между обла¬ком и землей. Сила тока в молнии огромна и колеблется обычно от 10 000 до 500 000 а, а напряжение между облаком и землей перед возникновением молнии достигает
в. Длительность отдельного разряда молнии очень мала, порядка микросекунды. Поэтому общий заряд, переносимый отдельной молнией, невелик (0,1 —200 Кл).
Очень часто молния представляет собой ряд искровых разрядов, следующих друг за другом по одному пути {кратные молнии). Число таких разрядов может достигать нескольких десятков, а общая длительность молнии — до 1 сек.
Особенно интересные результаты получаются при фотографировании молнии камерой с вращающимся объективом. Подобные фотографии позволяют проследить за последовательными стадиями развития молнии. Они показывают, что молнии предшествует развитие слабо светящегося канала — лидера, распространяющегося
обычно от облака к земле и аналогичного стримеру в коротких лабораторных искрах. Когда лидер достигает земли, по пути, пробитому лидером, устремляются большие заряды и развивается ярко светящийся главный канал молнии, распространяющийся с огромной скоростью
см/сек от земли к облаку. При этом происходит сильное разогревание воздуха в главном канале и возникает ударная звуковая волна — гром. Раскаты грома объяс¬няются многократными отражениями звука от облаков и других предметов.
Хотя основные процессы в молнии, повидимому, такие же, как в коротких лабораторных искрах, особенности развития обоих типов разрядов все же несколько различны. Это видно, например, из следующего любопытного факта. Как говорилось выше , искровой разряд (короткий) в воздухе при нор¬мальных условиях возникает при напряженности поля
кв/см. Многочисленные же измерения напряженности поля в атмосфере показывают, что даже во время грозы она значительно меньше и не превышает 2—4 кв/см. Такое снижение пробойной напряженности поля наблюдается и в очень длинных лабораторных искрах (длиной до 10 м). Оно объясняется, повидимому, тем, что в очень длинных разрядных промежутках могут возникать случайные большие местные усиления электрического поля, в которых и зарождаются стримеры искрового разряда.
Кроме обычных молний, наблюдаются, хотя и редко, так называемые шаровые молнии. Они имеют вид светящихся шаров диаметром 10—20 см, которые либо медленно движутся, либо прикрепляются к неподвижным предметам. Шаровые молнии -зарождаются обычно при ударе очень сильных молний и через несколько секунд, а иногда и минут исчезают с сильным взрывом. Сущность этого явления окончательно еще не понята.
С.Г. Калашников "Электричество"