Для расчета и проектирования грозозащитных сооружений в первую очередь необходимо знание максимального значения силы тока молнии и скорости нарастания его. В начале 20 века была получена катодная осциллограмма тока молнии, ударившей в вертикально поднятый трос (длина около 800 м), записанная у заземленного конца. Эта форма волны тока, по-видимому, является характерной. При ударах молнии в провода линий по ним от места контакта канала с проводом начинают распространяться электромагнитные волны, формы которых подобны записанной осциллограмме.
Амплитуда волны напряжения определяется произведением максимального значения тока на волновое сопротивление провода (обычно равное 400—600 ом). Под действием высоких разностей потенциалов, образующихся между проводом и землей, происходят перекрытия линейной изоляции. Измерения, проведенные в разных странах с помощью ферромагнитных регистраторов, показали, что наиболее часто у молнии амплитудные величины токов имеют величины в пределах 40 килоампер. Максимальные значения амплитуды тока молнии достигают 150—220 килоампер. Подавляющее большинство молний имеют отрицательную полярность.
Весьма важен практический вопрос о пути, который избирает молния, направляясь к земле. Исследования, проведенные в этом направлении, позволяют установить некоторые закономерности движения молнии.
Основным фактором, определяющим путь искры, является электромагнитное поле, развивающееся вместе с грозовым разрядом. При приближении к земной поверхности решающее значение может приобрести подземный геологический рельеф, в котором разные пласты имеют сильно разнящиеся удельные проводимости. Молния при прочих равных условиях избирает на земной поверхности места с хорошей проводимостью почвы. В некоторых случаях, например, молния может поразить подножие холма в месте выхода почвенных вод.
С этой точки зрения понятно, что молния не всегда поражает наиболее возвышенные объекты. Эффективной защитой от действия линейной молнии на различные сооружения являются молниеотводы или, иначе, громоотводы разных конструкций. Наибольшее распространение имеют стержневые и антенные громоотводы, проверить работоспособность которого поможет электролаборатория.
Поражая объекты, молния производит на них различные воздействия. Металлические проводники при недостаточном сечении расплавляются. Неоднократно наблюдалось полное расплавление и исчезновение телефонных медных проводов сечением больше 2 кв. мм. Плохо проводящие тела могут сильно разрушаться. Так, например, известно частое расщепление столбов и деревьев. Этот эффект обусловлен мгновенным испарением влаги, находящейся в порах дерева, вследствие чего давление резко повышается и разрывает дерево.
Токи молнии, протекая по параллельным проводникам, вызывают механические действия из-за появления электродинамических сил.
Наиболее редкой формой атмосферных разрядов являются шаровые молнии, появляющиеся обычно после разряда линейной молнии.
Шаровые молнии, следуя воздушным течениям, медленно передвигаются некоторое время, а затем исчезают, иногда с оглушительным взрывом. Природа такой молнии еще до конца не выяснена. Разрушительное действие этой молнии очень велико, поэтому технические мероприятия по защите от линейных разрядов совсем неэффективные для защиты от шаровой молнии.
Очень редко можно видеть так называемые молнии четочные. При этом разряд кажется состоящим из нескольких ярких сферических или продолговатых тел, которые светятся весьма длительное время.
