云地闪电

最初的中风

典型的云层到地面的闪光闪电是由电击穿之间的小正电荷区附近的基地云云团中间的负电荷区。初步的分解形成了经过局部分解的空气通道电离中性原子和分子向带电原子和分子的转变。

在以几分之一秒为单位测量的时间尺度上，高速摄像机可以记录闪光中的发光事件。最初，一个微弱的发光过程以一种向下分支的模式，以规则的不同步骤下降，通常长度为30米(100英尺)，尽管它们的范围可以从10到100米(33到330英尺)。步骤之间的时间间隔范围为10到50微秒(百万分之一秒)。携带着成百上千的电流安培,梯级先导传播向地面的平均速度为1.5 × 10⁵米每秒，或大约千分之一秒光速．它被称为阶梯式先导，因为它向下移动的“阶梯式”光度脉冲。阶梯龙头的直径估计从几厘米到几米不等。载流核心的直径约为1或2厘米(0.4或0.8英寸)，摄影测量表明日冕鞘约为电荷直径1至10米(3至33英尺)围绕核心。

回程

当踏着台阶的领跑者接近地面时，大约五分钟库仑沿海峡沉积了大量的电荷，诱导地面上相反的电荷并增加电场在领跑者和被击中点之间。向上的流量从地面、教堂尖塔、房子或其他物体开始，上升到距离地面约15至50米(50至160英尺)的地方。在这个连接的时刻，云被短路到地面，并发生一个高亮度的大电流回流。正是这种回击，而不是阶梯式领导，被认为是闪电，因为它是如此明亮，紧随在阶梯式领导之后如此迅速。未到达地面的阶梯式先导部分成为回程的分支，分支上的电荷流入主通道。5库仑的电荷通常沿着阶梯状的先导流在几百微秒内沉积到地面，并产生峰值电流，通常在3万安培的量级，但也可能从几千到20万安培以上。该通道的最高温度约为30,000°C(50,000°F)，约为太阳表面温度的5倍。由于结过程发生在地面附近，在地面测量到峰值电流的时间通常只有几微秒。当前导电荷向地面雪崩时，回程光度以平均5 × 10的速度向云底传播⁷到2 × 10⁸每秒几米的速度，大约是光速的三分之一，而携带高电流的核心膨胀到几厘米的直径。实验室实验表明压力平衡回程与周围空气之间是否达到了近似大电流的通道弧有电流的密度每平方厘米1000安培。

随后的回击

在从地面到云层的快速通道中，可以观察到发光的回程在大分支与主通道连接的点上暂停，并且可以观察到来自分支的电荷流入通道时通道变亮。然后划水继续向上传播，达到的水平大气在哪里温度在大约100微秒内达到0°C(通常在海拔5公里[3英里]的高度);向下传播的阶梯式领导者遍历同样的距离大约需要30毫秒(千分之一秒)。然后会有几十毫秒的停顿，通道冷却到几千摄氏度。如果出现第二次划水，首先会出现一道大约30至50米(100至160英尺)长的光镖，传播沿着前一次返回行程的通道。镖头以2 × 10的速度向下移动⁶每秒几米(大约是光速的百分之一)，并向地面输送1000安培的电流。再一次，当领导者有效地将云层中的一个电荷中心短路到地面时，就会发生另一次回击。在第一次击球后，镖头可能只沿着闪电通道走了一段路，然后再走一条通往地面的新路线。这就造成了闪电撞击地面时常见的叉状外观。

虽然有报道称，有一次飞镖击中地面的次数为26次，持续时间为2秒，但这个序列通常会发生3到4次。当一个闪光不止一次的时候后续回程从母雷暴的不同区域吸收电荷。多次闪电出现闪烁是因为人类的眼睛只能解出它们之间的时间间隔。

能量耗散

在回击阶段，大约10⁵焦耳的能源每米在闪电通道内消散。这种能量被分配给离解，电离，激,动能对于粒子，通道的膨胀能量，和辐射．光谱测量表明，空气分子，主要是氮、氧和水的分子，被分解成各自的原子，平均每个原子失去一个电子。从中性的空气分子到完全电离的空气分子的转换等离子体在几微秒内发生。