1.3. ВОЗВРАТНЫЙ УДАР

Когда заряженная до высокого отрицательного потенциала колонна благодаря ступенчатому лидеру приближается к земле, результирующее электрическое поле у земли имеет достаточно большую напряженность, чтобы вызвать движущиеся от земли к вершине лидера разряды. Если один из этих разрядов придет в контакт с лидером, нижняя часть последнего будет эффективно связана с потенциалом земли, в то время как его остальная часть будет иметь отрицательный потенциал и отрицательный заряд. Ситуация до некоторой степени аналогична той, которая возникает при коротком замыкании в линии передач, заряженной до постоянного потенциала. Канал лидера действует подобно линии передач (нелинейной и с потерями), поддерживая весьма сильную светимость возвратного удара. Волновой фронт возвратного удара (ионизированный волновой фронт электрического поля высокой напряженности) переносит потенциал земли по пути, ранее проделанному ступенчатым лидером. Волновой фронт возвратного удара распространяется обычно со скоростями, составляющими от света, проходя расстояние между основанием облака и землей за время порядка 70 мкс. В области между волновым фронтом возвратного удара и землей текут большие токи. Избыток отрицательного заряда, сосредоточенный в канале лидера, снижается к земле через канал, имеющий высокую проводимость ниже волнового фронта возвратного удара. Токи, измеренные у земли, лежат в интервале от 10 до 20 кА в течение нескольких микросекунд и падают до половины пикового значения за 20 - 60 мкс. Токи порядка сотен ампер могут длиться в течение нескольких миллисекунд.

Исходная плотность газа в канале возвратного удара характерна для лидера, в то время как исходная температура в этом канале, вероятно, много выше, что вызвано увеличением энергии канала при распространении возвратного удара. Следовательно, давление в канале будет превышать давление окружающего воздуха, и канал будет расширяться. Видимо, это расширение происходит со сверхзвуковой скоростью, создавая ударную волну, которая вызывает слышимый нами гром. Полагают, что фаза ударной волны, возникающей при расширении канала, продолжается от 5 до 10 мкс. Плотность газа в токонесущем канале за ударной волной уменьшается по мере распространения этой волны. В последней части фазы ударной волны температура канала, измеренная спектроскопическим способом, близка к После фазы ударной волны расширение канала завершается, и высокотемпературный канал с низким давлением приближается по давлению относительно окружающего воздуха за микросекунды или десятки микросекунд к почти равновесному состоянию. Когда достигается равновесие давлений, диаметр канала, вероятно, составляет несколько сантиметров.