Блискавка – це електричний іскровий розряд довжиною від 1 до 10 кілометрів і діаметром кілька сантиметрів. Розряд може відбуватися як між хмарами, так і між хмарою і землею, при цьому відбувається обмін електричних зарядів (електронів або іонів газу), тобто протікають електричні струми (80% – в діапазоні 30-40 кА, хоча буває до 150-200 кА).

У момент розряду температура повітря в каналі розряду піднімається до 30000°С; тривалість спалаху зазвичай 0.2с, в рідкісних випадках доходячи до 1.5с, заряд, стерпний протягом спалаху блискавки, коливається від одиниць до сотень кулон. Сам розряд відбувається зі швидкістю 300 км/с і починається з розвитку так званого «лідера» – каналу зі струмом в кілька сотень ампер, коли у вузькому повітряному каналі лавиноподібне наростає кількість електронів, що рухаються у напрямку від хмари до землі. Цим іонізованим каналом, як по провіднику, починає перетікати заряд – так утворюється лідер, який, рухаючись немов ривками з мікросекундними паузами, направляється до землі. У міру просування напруженість поля в лідері зростає; у відповідь на це з виступаючих на поверхні землі об’єктів «викидається» вузький канал (стример) позитивних зарядів. При контакті з лідером стример немов притягує лідера до того місця, звідки він починався – саме ця властивість починається блискавки використовується для створення громовідводу.

Після встановлення наскрізного іонізованого каналу слід головна стадія розряду – швидка нейтралізація накопичених зарядів, що супроводжується яскравим світінням і наростанням струму до пікових значень. При цьому відбувається інтенсивний розігрів каналу з ударним розширенням, більш прийнятною на слух як удари грому.

Більшість розрядів блискавок відбувається всередині самої хмари або між хмарами. З розрядів блискавки між хмарою і землею (у напрямку руху лідера – від хмари вниз, або від наземного споруди вгору) – блискавки поділяються на низхідні і висхідні. Близько 90% – це негативні спадні блискавки від хмари до землі ( «лідер» зароджується в негативно зарядженої зоні хмари і поширюється до позитивно зарядженої земної поверхні); 10% – блискавки, висхідні з землі до хмари.

Лідер низхідній блискавки виникає в результаті процесів між хмарами, і його поява ніяк не залежить від наявності на поверхні землі будь-яких споруд. Зіткнення спадного лідера з одним з зустрічних стримеров (або дотик лідером поверхні землі) визначає місце удару блискавки в землю або який-небудь об’єкт.

Висхідні лідери збуджуються з високих заземлених споруд і з гострих елементів рельєфу, у вершин яких під час грози електричне поле різко посилюється – тому в гірській місцевості висхідні блискавки виникають частіше, а на рівнині висхідні блискавки вражають об’єкти висотою від 150 метрів і вище. Після того, як лідер висхідній блискавки досягає грозової хмари, починається процес розряду.

У момент розряду температура повітря в каналі розряду піднімається до 30000°С; тривалість спалаху зазвичай 0.2с, в рідкісних випадках доходячи до 1.5с, заряд, стерпний протягом спалаху блискавки, коливається від одиниць до сотень кулон. Сам розряд відбувається зі швидкістю 300 км/с.

Виникнення блискавки

Сила, що створює сам заряд (різниця потенціалів), необхідний для пробою атмосфери (тобто освітлення блискавки), пов’язана з різницею температур між поверхнею землі і верхніми шарами атмосфери, а також з процесами конденсації і кристалізації води з атмосферної вологи. Різниця температур призводить до конвективного руху повітря – при підйомі теплих і вологих повітряних мас на велику висоту відбувається конденсація вологи, яка переходить в кристалізацію з утворенням льоду.

Висхідні повітряні потоки (зі швидкістю до 100 км/г) піднімають легкі кристали льоду в верхню частину хмари, а дрібний град накопичується в його нижній частині. При зіткненнях і терті виникає поділ зарядів – падаючі вниз ядра сніжної крупи несуть негативні заряди, а заносяться вгору легковагі кристали льоду – позитивні (рис. 1.1.1).

Необхідна для виникнення блискавки напруженість електричного поля залежить від ізолюючої здатності повітря і знаходиться в діапазоні від 0.5 до 10 кВ/м.

Зазвичай грози з утворенням блискавок виникають при зіткненні теплого і вологого повітря з холодним повітряним фронтом.

Зазвичай грози з утворенням блискавок виникають при зіткненні теплого і вологого повітря з холодним повітряним фронтом. Атмосферний фронт можна розглядати як кордон двох повітряних мас, яка нахилена до земної поверхні під малим кутом. Холодне повітря знаходиться поруч з теплим у вигляді пологого клина (рис. 1.1.2).

Тепле повітря піднімається вгору по клину холодного повітря і охолоджується, наближаючись до стану насичення
Інший тип грози – теплові грози; зазвичай виникають в горах, в результаті інтенсивного сонячного випромінювання і швидкого підйому вологого теплого повітря на велику висоту (рис. 1.1.3).

У будь-якому випадку, при швидкому підйомі теплих і вологих повітряних мас відбувається конденсація вологи, яка переходить в процес кристалізації з утворенням льоду і подальшої поляризацією.

У приполярних районах (або при морозі взимку) різниця температур невелика – тому і грози там рідкість. Також рідкість грози (незважаючи на потужні конвективні потоки) і в жарких пустелях – через малу кількість вологи; а ось в тропічній зоні грози бувають дуже часто. У Центральній Європі в середньому трапляється від 15 до 25 грозових днів.