Первопричиной электрических разрядов в атмосфере, является разделение электрический заряд. Как правило облака имеют положительный заряд в верхней части и отрицательный в верхней части по отношению к земле.
Только в 10 % случаях бывают другие распределения зарядов.
Разность потенциалов в облаках достигают В. Электрический заряд грозового облака = 4Кл. Расстояние между зарядами в облаке примерно 2¸5км. При этом средняя напряженность достаточна для пробоев.
Механизм ионизации в грозовом облаке:
1. Фотоионизация.
2. Электризация капель при дроблении, при этом отрываемые капли имеют “-“ заряд.
3. Двойной электрический слой на поверхности капли. =0,26 В.
Двойной электрический слой возникает за счет того, что молекулы воды, являясь диполями имеют пространственную ориентацию.
В этом случае капля воды будет преимущественно захватывать отрицательные ионы из атмосферы, приобретая избыточный отрицательный заряд. Пока не достигнута разность потенциалов двойного электрического слоя.
Исследование зарядки капель провели в нашей лаборатории. Размер капли воды ; ; N – количество поглощенных ионов поверхностью частицы. Если , то .
4. Оседание отрицательных капель под действием силы тяжести.
Положительный заряд сохраняется в виде ионовв атмосфере.
Все эти процессы создают нижнюю часть облака , верхнюю - .
Световая вспышка молний длится в среднем 200 мс с интервалом 40мс. Каждый импульс начинается с прорастанием к земле лидерного канала, который светит достаточно слабо. Ток в этом канале приблизительно 100 А. Приближаясь к земле канал начинает ветвиться.
После столкновения лидера с землей, обратно к облаку распространяется яркий световой канал .
Главная стадия возвращения удара проходит при I=100 кА. Далее, через этот искровой канал, в течении 40 мс. и при I=200 A. на землю стекает весь “–“ заряд.