Гроза - это разряды электричества, находящегося в атмосфере, в виде молний, сопровождающиеся громом. Нет более грозного и пугающего явления в атмосфере, чем гроза. Особенно большое впечатление производит гроза, если она проходит «прямо над головой», когда разряд грома следует за разрядом, сразу за молнией, при шквалистом ветре и сильном ливне.

Гром — это своего рода взрыв воздуха. Гром происходит от мгновенного расширения воздуха под влиянием очень высокой температуры молнии — около 20 000° — и последующего сжатия его от охлаждения.

Лишь в городах, в больших каменных зданиях, не ощущается вся сила грозы.

Ученые уже давно внимательно наблюдали и пытались изучить молнию. Электрическая природа молнии была раскрыта в исследованиях американского физика В. Франклина и М. В. Ломоносова.

О Своей теории Ломоносов поведал на заседании Академии наук в работе «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих». Он практически все смог правильно объяснить, откуда берется атмосферное электричество. Причину этого Ломоносов видел в потоках воздуха, который от неравномерного нагрева то поднимается, то опускается над Землей. От этого движения огромных масс воздуха частички водяного пара начинают тереться друг о друга, и заряжаться электричеством. Воздух — плохой проводник, но если электричества в атмосфере накапливается в большом количестве, то возникает искровой разряд в виде молнии. Молния бывает между облаком и землей или между парой облаков, которые заряжены положительным и отрицательным электричеством. Ломоносов отметил, что в атмосфере есть электричество и в ясную погоду, а в облаках оно собирается в больших количествах и образует молнии.

Как возникает накопление электричества в облаках атмосфере и разделение его зарядов на положительные и отрицательные, впервые досконально смогли изучить и объяснить русские ученые Н. А. Гезехус и М. С. Аганин в конце. XIX в. Гезехус сделал вывод, что отлетающие от водопадов водяные брызги заряжаются отрицательным электричеством. Так же и при искусственном разбрызгивании водяной струи или во время дробления падающих капель дождя. Мелкие капли заряжаются отрицательно, крупные, наоборот — положительно.

Когда появляется крупное облако, в котором есть крупные капли дождя, сильные нисходящие воздушные потоки в низу облака начинают разбрызгивать, дробить эти капли. Отколовшиеся частички водяных капель имеют отрицательный заряд, а ядро капель, которое осталось в облаке заряжается положительно. Мелкие капли быстро уносятся воздушным потоком вверх и заряжают верхнюю половину облака отрицательно; а крупные капли остаются в нижних передних частях облака и заряжают его положительно. Чем больше облако и чем сильнее воздушные потоки, тем сильнее будет разряд. Удары молнии очень часто вызывают пожары, разрушения зданий, порчу электролиний, нарушают движение электропоездов.

Для успешной борьбы с вредным действием молнии необходимо «поймать» ее и тщательно изучить в лаборатории. Сделать это нелегко: ведь молния пробивает сильнейшую изоляцию и опыты с ней опасны. И тем не менее ученые блестяще справляются с этой задачей.

Для того, чтобы поймать молнию во время грозы теперь выпускают воздушный шар с токоприемником и тросом на высоту около километра. Молния бьет в токоприемник, движется по тросу в лабораторию, проходит через приборы, которые фиксируют попадание молнии, а потом уходит в землю. Так ученые смогли измерить напряжение и силу тока в молнии, длительность электрического разряда и массу других свойств.

Оказалось, что молнии имеют напряжение в 50 и более миллионов вольт, а силу тока до 200 тыс. ампер. Если сравнить с линиями электропередач, то там используются напряжения в десятки и сотни тысяч вольт, а сила тока составляет около сотен и тысяч ампер. Однако суммарного количества электричества, которое содержится в одной молнии, не много, так как обычно продолжительность молнии исчисляется малыми долями секунды. Одной молнии хватило бы примерно на питание только 100 Вт. лампочки в течение суток.

Для изучения молнии удобно создавать искусственную молнию в лаборатории. Ученые смогли получить ненадолго напряжение в 5 млн. вольт. Разряд электричества достигал в длину до 15 м и сопровождался сильным треском. Полученную искусственную молнию можно было направить на любой предмет и проверить силу разряда в действии. Если к примеру искусственную молнию направить в автомобиль, то она, пройдя через его корпус по ободу переднего колеса, уйдет в землю. При этом автомобиль останется цел и невредим.

Изучению молнии значительно помогает фотография. Получить фотографию молнии довольно легко. В темную ночь нужно направить объектив фотоаппарата на облако грозы и оставить его включенным на некоторое время. После удара молнии объектив фотоаппарата закрывают, и снимок готов. Однако такая фотография не дает картины развития отдельных частей молнии, поэтому применяют кинокамеры. Это позволяет понять, в каком направлении и скоростью развивался разряд.

Различают несколько видов молнии.

Плоская молния является электрической вспышкой на поверхности облаков. Она может также являться отблеском искровой молнии, которая не видна за облаками, но является самостоятельным разрядом в виде мерцающего света. Грозы, в которых имеют место только плоские молнии, являются слабыми и наблюдаются они как правило лишь ранней весной или поздней осенью.

Линейная молния - это гигантская электрическая искра, имеет очень извилистый вид с множеством отростков. Длина такой молнии составляет 2-3 км, но бывают молнии до 10 км н больше. Линейная молния заключает в себе огромную силу. Она расщепляет большие деревья, может попасть и в людей, а при ударе в деревянные строения может вызвать пожар.

Чёточная молния имеет вид светящейся пунктирной линии, пробегающей на фоне облаков или от облаков к земле. Это очень редкая форма молнии.

Ракетообразная молния развивается очень медленно, разряд ее продолжается 1—1,5 секунды. При такой длительной вспышке ночью можно видеть качание деревьев, вращение колес поезда и т. п.

Шаровая молния — самая редкая и удивительная форма молнии. Она представляет собой круглую светящуюся массу. В закрытом помещении многие видели шаровую молнию размером с кулак и даже с футбольный мяч, а в свободной атмосфере она достигает гораздо больших размеров: до 10—20 м диаметром. Как правило шаровая молния исчезает не оставив после себя никаких следов, но бывает, что она разрывается с огромным треском и иногда причиняет разрушения. При появлении шаровой молнии можно услышать свистящий или жужжащий звук; после исчезновения молнии в воздухе остается дымка. Шаровая молния длится от секунды до нескольких минут. Движение ее часто связано с течением воздуха, однако иногда она движется самостоятельно. Случается, что шар в течение некоторого времени стоит на месте, кипя и выбрасывая искры. Явление шаровых молний связано с сильными грозами. Шаровая молния может возникнуть в результате разряда линейной молнии. На самом деле она не является молнией, а просто это раскаленный и заряженный электричеством воздух. Сгусток такого воздуха начинает отдавать свою энергию свободным электронам в окружающие его слои воздуха, поэтому шар светится. Если шаровая молния встретит на своем пути окиси азота и углерода в виде пыли и т. п., то она обычно взрывается.

Самая частая и лучше всего изученная молния — это линейная. Она представляет собой разрядный канал, по которому проходит ток. Перед появлением канала появляется «лидер» — небольшой язык света, который прокладыет путь молнии в воздушном пространстве. Если бы мы смогли так же быстро схватывать явления, как фотоаппараты, то сначала мы увидели бы лидера, который вытянулся метров на пятнадцать от облака в сторону земли. Через 0,001 секунды такой свет исчезает; потом он снова появляется и снова вытягивается уже метров на тридцать и т. д.; это продолжается до того момента, пока лидер не дойдет до земли. Когда лидер коснется земной поверхности, начинается вторая, основная, часть удара — разряд. От облака к земле протянется огромное пламя, которое повторит путь, пройденный лидером. Длительность молнии бывает разной. Она колеблется от 0,001 до 0,02 секунды. Ширина разрядного канала обычно бывает не более 40—50 см. Температура в канале молнии может достигать 20 000°.

Сильные грозы могут давать большое количество молний. Так, однажды наблюдатель за 15 минут насчитал 1000 молний. Еще больше молний насчитали в одной грозе в Африке: за один час — 7000 молний. Действие молнии различно. Случалось, что они убивали людей; иногда молния могла сжечь на человеке одежду, не причинив ему серьезного вреда.

У людей, убитых молнией, иногда совсем не оказывается никаких заметных внешних повреждений.

Для защиты от молнии не стоит находиться под деревьями, особенно которые стоят одиноко и большие, так как молния обычно ударяет в них. Особенно опасен дуб, так как его корни глубоко уходят в грунт.

В открытом поле, как правило на возвышенностях, во время сильной грозы человек подвергается большему риску поражения молнией; в таких случаях лучше сесть на землю и переждать грозу. Не следует укрываться в стогах сена или снопах.