Блискавка - це потужний електричний розряд. Він виникає при сильній електризації хмар або землі. Тому розряди блискавки можуть відбуватися або всередині хмари, або між сусідніми наелектризованими хмарами, або між наелектризованим хмарою і землею. Розряду блискавки передує виникнення різниці електричних потенціалів між сусідніми хмарами або між хмарою і землею.
Електризація, тобто освіту сил тяжіння електричної природи, всім добре знайома з повсякденного досвіду.
Якщо розчесати чисте сухе волосся пластмасовою гребінцем, вони починають притягатися до неї, або навіть іскрять. Після цього гребінець може притягувати і інші дрібні предмети, наприклад, дрібні папірці. Це явище називається електризація тертям.
Що викликає електризацію хмар? Адже вони не труться одна об одну, як це відбувається при утворенні електростатичного заряду на волоссі і на гребінці.
Грозову хмару - це величезна кількість пара, частина якого сконденсована у вигляді дрібних крапельок або крижинок. Верх грозової хмари може перебувати на висоті 6-7 км, а низ нависати над землею на висоті 0,5-1 км. Вище 3-4 км хмари складаються з крижинок різного розміру, так як температура там завжди нижче нуля. Ці крижинки знаходяться в постійному русі, викликаному висхідними потоками теплого повітря від нагрітої поверхні землі. Дрібні крижинки легше, ніж великі, захоплюються висхідними потоками повітря. Тому "спритні" дрібні крижинки, рухаючись в верхню частину хмари, весь час стикаються з великими. Кожне таке зіткнення призводить до електризації. При цьому великі крижинки заряджаються негативно, а дрібні - позитивно. Згодом позитивно заряджені дрібні крижинки виявляються у верхній частині хмари, а негативно заряджені великі - внизу. Іншими словами, верх грозової хмари заряджений позитивно, а низ - негативно.
Електричне поле хмари має величезну напруженість - близько мільйона В / м. Коли великі протилежно заряджені області підходять досить близько один до одного, деякі електрони і іони, пробігаючи між ними, створюють світиться плазмовий канал, по якому за ними спрямовуються інші заряджені частинки. Так відбувається блискавичний розряд.
Під час цього розряду виділяється величезна енергія - до мільярда Дж. Температура каналу досягає 10 000 К, що і народжує яскраве світло, який ми спостерігаємо при розряді блискавки. Хмари постійно розряджаються по цих каналах, і ми бачимо зовнішні прояви даних атмосферних явищ у вигляді блискавок.
Розпечена середу вибухово розширюється і викликає ударну хвилю, яка сприймається як грім.
Ми і самі можемо змоделювати блискавку, нехай мініатюрну. Досвід слід проводити в темному приміщенні, інакше нічого не буде видно. Нам буде потрібно два довгастих повітряні кульки. Надуємо їх і зауважимо. Потім, стежачи, щоб вони не стикалися, одночасно натремо їх вовняною ганчіркою. Повітря, що наповнює їх, електризується. Якщо кульки зблизити, залишивши між ними мінімальний зазор, то від одного до іншого через тонкий шар повітря почнуть проскакувати іскри, створюючи світлові спалахи. Одночасно ми почуємо слабке потріскування - мініатюрну копію грому під час грози.
Кожен, хто бачив блискавку, зауважив, що це не яскраво світиться пряма, а ламана лінія. Тому процес утворення провідного каналу для розряду блискавки називають її "ступінчастим лідером". Кожна з таких "сходинок" - це місце, де розігнатися до близькосвітлових швидкостей електрони зупинилися через зіткнення з молекулами повітря і змінили напрямок руху.
Таким чином, блискавка - це пробій конденсатора, у якого діелектриком є повітря, а обкладинками - хмари і земля. Ємність такого конденсатора невелика - приблизно 0,15 мкФ, але запас енергії величезний, так як напруга досягає мільярда вольт.
Одна блискавка складається зазвичай з декількох розрядів, кожен з яких триває всього кілька десятків мільйонних часток секунди.
Найбільш часто блискавка виникає в купчасто-дощових хмарах. Блискавка буває також при вулканічних виверженнях, торнадо і пилових бурях.
Існує кілька видів блискавок за формою і у напрямку розряду. Розряди можуть відбуватися:
- між грозовою хмарою і землею,
- між двома хмарами,
- всередині хмари,
- йти з хмари в чисте небо.
