Гроза — атмосферное явление, при котором внутри облаков или между облаком и земной поверхностью возникают электрические разряды — молнии, сопровождаемые громом. Как правило, гроза образуется в мощных кучево-дождевых облаках и связана с ливневым дождём, градом и шквальным усилением ветра.

Гроза относится к одним из самых опасных для человека природных явлений: по количеству зарегистрированных смертных случаев только наводнения приводят к бо́льшим людским потерям.

Гроза

Одновременно на Земле действует около полутора тысяч гроз, средняя интенсивность разрядов оценивается как 100 молний в секунду. По поверхности планеты грозы распределяются неравномерно.

Распределение грозовых разрядов по поверхности Земли

Над океаном гроз наблюдается приблизительно в десять раз меньше, чем над континентами. В тропической и экваториальной зоне (от 30° северной широты до 30° южной широты) сосредоточено около 78% всех молниевых разрядов. Максимум грозовой активности приходится на Центральную Африку. В полярных районах Арктики и Антарктики и над полюсами гроз практически не бывает. Интенсивность гроз следует за солнцем: максимум гроз приходится на лето (в средних широтах) и дневные послеполуденные часы. Минимум зарегистрированных гроз приходится на время перед восходом солнца. На грозы влияют также географические особенности местности: сильные грозовые центры находятся в горных районах Гималаев и Кордильер.

Стадии развития грозового облака

Необходимыми условиями для возникновения грозового облака является наличие условий для развития конвекции или иного механизма, создающего восходящие потоки запаса влаги, достаточного для образования осадков, и наличия структуры, в которой часть облачных частиц находится в жидком состоянии, а часть — в ледяном. Конвекция, приводящая к развитию гроз, возникает в следующих случаях:

При неравномерном нагревании приземного слоя воздуха над различной подстилающей поверхностью. Например, над водной поверхностью и сушей из-за различий в температуре воды и почвы. Над крупными городами интенсивность конвекции значительно выше, чем в окрестностях города.

При подъёме или вытеснении тёплого воздуха холодным на атмосферных фронтах. Атмосферная конвекция на атмосферных фронтах значительно интенсивнее и чаще, чем при внутримассовой конвекции. Часто фронтальная конвекция развивается одновременно со слоисто-дождевыми облаками и обложными осадками, что маскирует образующиеся кучево-дождевые облака.

При подъёме воздуха в районах горных массивов. Даже небольшие возвышенности на местности приводят к усилению образования облаков (за счёт вынужденной конвекции). Высокие горы создают особенно сложные условия для развития конвекции и почти всегда увеличивают её повторяемость и интенсивность.

Все грозовые облака, независимо от их типа, последовательно проходят стадии кучевого облака, стадию зрелого грозового облака и стадию распада.

Классификация грозовых облаков

Одно время грозы классифицировались в соответствии с тем, где они наблюдались, — например, локальные, фронтальные или орографические. В настоящее время более принято классифицировать грозы в соответствии с характеристиками самих гроз, и эти характеристики в основном зависят от метеорологического окружения, в котором развивается гроза.

Основным необходимым условием для образования грозовых облаков является состояние неустойчивости атмосферы, формирующее восходящие потоки. В зависимости от величины и мощности таких потоков формируются грозовые облака различных типов.

Одноячейковое облако

Одноячейковые кучево-дождевые облака развиваются в дни со слабым ветром в малоградиентном барическом поле. Их называют ещё внутримассовыми или локальными грозами. Они состоят из конвективной ячейки с восходящим потоком в центральной своей части. Они могут достигать грозовой и градовой интенсивности и быстро разрушаться с выпадением осадков. Размеры такого облака: поперечный — 5—20 км, вертикальный — 8—12 км, продолжительность жизни — около 30 минут, иногда — до 1 часа. Серьёзных изменений погоды после грозы не происходит.

Цикл жизни одноячейкового облака

Гроза начинается с возникновения кучевого облака хорошей погоды (Cumulus humilis). При благоприятных условиях возникшие кучевые облака быстро растут как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении, при этом восходящие потоки находятся почти по всему объёму облака и увеличиваются от 5 м/с до 15-20 м/с. Нисходящие потоки очень слабы. Окружающий воздух активно проникает внутрь облака за счёт смешения на границе и вершине облака. Облако переходит в стадию Cumulus mediocris. Образующиеся в результате конденсации мельчайшие водяные капли в таком облаке сливаются в более крупные, которые уносятся мощными восходящими потоками вверх. Облако ещё однородное, состоит из капель воды, удерживаемых восходящим потоком, — осадки не выпадают. В верхней части облака при попадании частиц воды в зону отрицательных температур капли постепенно начинают превращаться в кристаллы льда. Облако переходит в стадию мощно-кучевого облака (Cumulus congestus). Смешанный состав облака приводит к укрупнению облачных элементов и созданию условий для выпадения осадков. Такое облако называют кучево-дождевым (Cumulonimbus) или кучево-дождевым лысым (Cumulonimbus calvus). Вертикальные потоки в нём достигают 25 м/с, а уровень вершины достигает высоты 7—8 км.

Испаряющиеся частицы осадков охлаждают окружающий воздух, что приводит к дальнейшему усилению нисходящих потоков. На стадии зрелости в облаке одновременно присутствуют и восходящие, и нисходящие воздушные потоки.

На стадии распада в облаке преобладают нисходящие потоки, которые постепенно охватывают все облако.

Многоячейковые кластерные грозы

Схема многоячейковой грозовой структуры

Это наиболее распространённый тип гроз, связанный с мезомасштабными (имеющими масштаб от 10 до 1000 км) возмущениями. Многоячейковый кластер состоит из группы грозовых ячеек, двигающихся как единое целое, хотя каждая ячейка в кластере находится на разных стадиях развития грозового облака. Грозовые ячейки, находящиеся в стадии зрелости, обычно располагаются в центральной части кластера, а распадающиеся ячейки — с подветренной стороны кластера. Они имеют поперечные размеры 20—40 км, их вершины нередко поднимаются до тропопаузы и проникают в стратосферу. Многоячейковые кластерные грозы могут давать град, ливневые дожди и относительно слабые шквальные порывы ветра. Каждая отдельная ячейка в многоячейковом кластере находится в зрелом состоянии около 20 минут; сам многоячейковый кластер может существовать в течение нескольких часов. Данный тип грозы обычно более интенсивен, чем одноячейковая гроза, но много слабее суперъячейковой грозы.

Многоячейковые линейные грозы (линии шквалов)

Многоячейковые линейные грозы представляют собой линию гроз с продолжительным, хорошо развитым фронтом порывов ветра на передней линии фронта. Линия шквалов может быть сплошной или содержать бреши. Приближающаяся многоячейковая линия выглядит как тёмная стена облаков, обычно покрывающая горизонт с западной стороны (в северном полушарии). Большое число близко расположенных восходящих/нисходящих потоков воздуха позволяет квалифицировать данный комплекс гроз как многоячеечный, хотя его грозовая структура резко отличается от многоячейковой кластерной грозы. Линии шквалов могут давать крупный град и интенсивные ливни, но больше они известны как системы, создающие сильные нисходящие потоки. Линия шквалов близка по свойствам к холодному фронту, но является локальным результатом грозовой деятельности. Часто линия шквалов возникает впереди холодного фронта. На радарных снимках эта система напоминает изогнутый лук (bow echo). Данное явление характерно для Северной Америки, на территории Европы и Европейской территории России наблюдается реже.

Суперъячейковые грозы

Вертикальная и горизонтальная структура суперъячейкового облака

Суперъячейка — наиболее высокоорганизованное грозовое облако. Суперъячейковые облака относительно редки, но представляют наибольшую угрозу для здоровья и жизни человека и его имущества. Суперъячейковое облако схоже с одноячейковым тем, что оба имеют одну зону восходящего потока. Различие состоит в том, что размер ячейки огромен: диаметр порядка 50 км, высота — 10—15 км (нередко верхняя граница проникает в стратосферу) с единой полукруглой наковальней. Скорость восходящего потока в суперъячейковом облаке значительно выше, чем в других типах грозовых облаков: до 40—60 м/с. Основной особенностью, отличающей суперъячейковое облако от облаков других типов, является наличие вращения. Вращающийся восходящий поток в суперъячейковом облаке (в радарной терминологии называемый мезоциклоном ), создаёт экстремальные по силе погодные явления, такие, как гигантский град (более 5 см в диаметре), шквальный ветер до 40 м/с и сильные разрушительные смерчи. Окружающие условия являются основным фактором в образовании суперъячейкового облака. Необходима очень сильная конвективная неустойчивость воздуха. Температура воздуха у земли (до грозы) должна быть +27…+30 и выше, но главным необходимым условием является ветер переменного направления, вызывающий вращение. Такие условия достигаются при сдвиге ветра в средней тропосфере. Осадки, образующиеся в восходящем потоке, переносятся по верхнему уровню облака сильным потоком в зону нисходящего потока. Таким образом, зоны восходящего и нисходящего потоков оказываются разделёнными в пространстве, что обеспечивает жизнь облака в течение длительного периода времени. Обычно на передней кромке суперъячейкового облака наблюдается слабый дождь. Ливневые осадки выпадают вблизи зоны восходящего потока, а наиболее сильные осадки и крупный град выпадают к северо-востоку от зоны основного восходящего потока. Наиболее опасные условия наблюдаются неподалёку от зоны основного восходящего потока (обычно смещённые к задней части грозы).

Суперселл (англ. super и cell — ячейка) — разновидность грозы, характеризующаяся наличием мезоциклона — глубокого, сильно вращающегося восходящего потока. По этой причине подобные бури иногда называют вращающимися грозами. Из четырёх видов грозы согласно западным классификациям (суперселл, скуаллайн, мультселл и синглселл) суперселлы встречаются наименее часто и могут представлять наибольшую опасность. Суперселлы часто изолированы от других гроз и могут иметь фронт размахом до 32 километров.

Суперселл на закате

Суперселлы часто подразделяют на три типа: классические; с низким уровнем осадков (LP); и с высоким уровнем осадков (HP). Суперселлы типа LP обычно образуются в более засушливом климате, таком как в высокогорных долинах США, а суперселлы типа HP более характерны для более влажного климата. Суперселлы могут наблюдаться в любой точке земного шара, если там возникнут подходящие для их образования погодные условия, но наиболее распространены они в области Великих равнин США — в районе, известном как Долина Торнадо. Также они могут наблюдаться в равнинах в Аргентине, Уругвае и на юге Бразилии.

Физические характеристики грозовых облаков

Самолётные и радарные исследования показывают, что единичная грозовая ячейка обычно достигает высоты порядка 8—10 км и живёт порядка 30 минут. Изолированная гроза обычно состоит из нескольких ячеек, находящихся в различных стадиях развития, и длится порядка часа. Крупные грозы могут достигать в диаметре десятков километров, их вершина может достигать высоты свыше 18 км, и они могут длиться много часов.

Восходящие и нисходящие потоки

Восходящие и нисходящие потоки в изолированных грозах обычно имеют диаметр от 0.5 до 2.5 км и высоту от 3 до 8 км. Иногда диаметр восходящего потока может достигать 4 км. Вблизи поверхности земли потоки обычно увеличиваются в диаметре, а скорость в них падает по сравнению с выше расположенными потоками. Характерная скорость восходящего потока лежит в диапазоне от 5 до 10 м/с и доходит до 20 м/с в верхней части крупных гроз. Исследовательские самолёты, пролетающие сквозь грозовое облако на высоте 10 000 м, регистрируют скорость восходящих потоков свыше 30 м/с. Наиболее сильные восходящие потоки наблюдаются в организованных грозах.

Шквалы

Перед августовским шквалом 2010 года в Гатчине

В некоторых грозах возникают интенсивные нисходящие воздушные потоки, создающие на поверхности земли ветер разрушительной силы. В зависимости от размера такие нисходящие потоки называются шквалами или микрошквалами. Шквал диаметром более 4 км может создавать ветер до 60 м/с. Микрошквалы имеют меньшие размеры, но создают ветер скоростью до 75 м/с. Если порождающая шквал гроза образуется из достаточно тёплого и влажного воздуха, то микрошквал будет сопровождаться интенсивным ливневым дождём. Однако, если гроза формируется из сухого воздуха, осадки во время выпадения могут испариться (испаряющиеся в воздухе полосы осадков или virga), и микрошквал будет сухим. Нисходящие воздушные потоки являются серьёзной опасностью для самолётов, особенно во время взлёта или посадки, так как они создают вблизи земли ветер с сильными внезапными изменениями скорости и направления.

Вертикальное развитие

В общем случае, активное конвективное облако будет подниматься до тех пор, пока оно не утратит плавучесть. Потеря плавучести связана с нагрузкой, создаваемой образовавшимися в облачной среде осадками, или смешением с окружающим сухим холодным воздухом, или комбинацией этих двух процессов. Рост облака также может быть остановлен слоем блокирующей инверсии, то есть слоем, где температура воздуха растёт с высотой. Обычно грозовые облака достигают высоты порядка 10 км, но иногда достигают высот более 20 км. Когда влагосодержание и нестабильность атмосферы высоки, то при благоприятном ветре облако может вырасти до тропопаузы, слоя, отделяющего тропосферу от стратосферы. Тропопауза характеризуется температурой, остающейся приблизительно постоянной с ростом высоты и известной как область высокой стабильности. Как только восходящий поток начинает приближаться к стратосфере, то довольно скоро воздух в вершине облака становится холоднее и тяжелее окружающего воздуха, и рост вершины останавливается. Высота тропопаузы зависит от широты местности и от сезона года. Она варьируется от 8 км в полярных регионах до 18 км и выше вблизи экватора.

Когда кучевое конвективное облако достигает блокирующего слоя инверсии тропопаузы, оно начинает растекаться в стороны и образует характерную для грозовых облаков «наковальню». Ветер, дующий на высоте наковальни, обычно сносит облачный материал по направлению ветра.

Турбулентность

Самолёт, пролетающий сквозь грозовое облако (залетать в кучево-дождевые облака запрещается), обычно попадает в болтанку, бросающую самолёт вверх, вниз и в стороны под действием турбулентных потоков облака. Атмосферная турбулентность создаёт ощущение дискомфорта для экипажа самолёта и пассажиров и вызывает нежелательные нагрузки на самолёт. Турбулентность измеряется разными единицами, но чаще её определяют в единицах g — ускорения свободного падения (1g = 9,8 м/с 2). Шквал в один g создаёт опасную для самолётов турбулентность. В верхней части интенсивных гроз зарегистрированы вертикальные ускорения до трёх g.

Движение гроз

Скорость и движение грозового облака зависит от направления земли, прежде всего, взаимодействием восходящего и нисходящего потоков облака с несущими воздушными потоками в средних слоях атмосферы, в которых развивается гроза. Скорость перемещения изолированной грозы обычно порядка 20 км/час, но некоторые грозы двигаются гораздо быстрее. В экстремальных ситуациях грозовое облако может двигаться со скоростями 65—80 км/час — во время прохождения активных холодных фронтов. В большинстве гроз по мере рассеивания старых грозовых ячеек последовательно возникают новые грозовые ячейки. При слабом ветре отдельная ячейка за время своей жизни может пройти совсем небольшой путь, меньше двух километров; однако в более крупных грозах новые ячейки запускаются нисходящим потоком, вытекающим из зрелой ячейки, что создаёт впечатление быстрого движения, не всегда совпадающего с направлением ветра. В больших многоячейковых грозах существует закономерность, когда новая ячейка формируется справа по направлению несущего воздушного потока в северном полушарии и слева от направления несущего потока в Южном полушарии.

Энергия

Энергия, которая приводит в действие грозу, заключена в скрытой теплоте, высвобождающейся, когда водяной пар конденсируется и образует облачные капли. На каждый грамм конденсирующейся в атмосфере воды высвобождается приблизительно 600 калорий тепла. Когда водяные капли замерзают в верхней части облака, дополнительно высвобождается ещё около 80 калорий на грамм. Высвобождающаяся скрытая тепловая энергия частично преобразуется в кинетическую энергию восходящего потока. Грубая оценка общей энергии грозы может быть сделана на основе общего количества воды, выпавшей в виде осадков из облака. Типичной является энергия порядка 100 миллионов киловатт-часов, что по приблизительной оценке эквивалентно ядерному заряду в 20 килотонн (правда, эта энергия выделяется в гораздо большем объёме пространства и за гораздо большее время). Большие многоячейковые грозы могут обладать энергией и в 10 и в 100 раз большей.

Нисходящие потоки и шквальные фронты

Шквальный фронт мощной грозы

Нисходящие потоки в грозах возникают на высотах, где температура воздуха ниже, чем температура в окружающем пространстве, и этот поток становится ещё холоднее, когда в нём начинают таять ледяные частицы осадков и испаряться облачные капли. Воздух в нисходящем потоке не только более плотный, чем окружающий воздух, но и он несёт ещё горизонтальный момент количества движения, отличающийся от окружающего воздуха. Если нисходящий поток возникает, например, на высоте 10 км, то он достигнет поверхности земли с горизонтальной скоростью, заметно большей, чем скорость ветра у земли. У земли этот воздух выносится вперёд перед грозой со скоростью, большей, чем скорость движения всего облака. Именно поэтому наблюдатель на земле ощутит приближение грозы по потоку холодного воздуха ещё до того, как грозовое облако окажется у него над головой. Распространяющийся по земле нисходящий поток образует зону глубиной от 500 метров до 2 км с отчётливым различием между холодным воздухом потока и тёплым влажным воздухом, из которого формируется гроза. Прохождение такого шквального фронта легко определяется по усилению ветра и внезапному падению температуры. За пять минут температура воздуха может понизиться на 5°C или больше. Шквал образует характерный шквальный ворот с горизонтальной осью, резким падением температуры и изменением направления ветра.

В экстремальных случаях фронт шквала, созданный нисходящим потоком, может достичь скорости, превышающей 50 м/с, и приносит разрушения домам и посевам. Более часто сильные шквалы возникают, когда организованная линия гроз развивается в условиях сильного ветра на средних высотах. При этом люди могут подумать, что эти разрушения вызваны смерчем. Если нет свидетелей, видевших характерное воронкообразное облако смерча, то причину разрушения можно определить по характеру разрушений, вызванных ветром. В смерчах разрушения имеют круговую картину, а грозовой шквал, вызванный нисходящим потоком, несёт разрушения преимущественно в одном направлении. Следом за холодным воздухом обычно начинается дождь. В некоторых случаях дождевые капли полностью испаряются во время падения, что приводит к сухой грозе. В противоположной ситуации, характерной для сильных многоячейковых и суперъячейковых гроз, идёт проливной дождь с градом, вызывающий внезапные наводнения.

Смерчи

Смерч — это сильный маломасштабный вихрь под грозовыми облаками с приблизительно вертикальной, но часто изогнутой осью. От периферии к центру смерча наблюдается перепад давления в 100—200 гПа. Скорость ветра в смерчах может превышать 100 м/с, теоретически может доходить до скорости звука. В России смерчи возникают сравнительно редко, но приносят колоссальный ущерб. Наибольшая повторяемость смерчей приходится на юг европейской части России.

Ливни

В небольших грозах пятиминутный пик интенсивных осадков может превосходить 120 мм/час, но весь остальной дождь имеет на порядок меньшую интенсивность. Средняя гроза даёт порядка 2,000 кубометров осадков, но крупная гроза может дать в десять раз больше. Большие организованные грозы, связанные с мезомасштабными конвективными системами, могут создать от 10 до 1000 миллионов кубометров осадков.

Электрическая структура грозового облака

Структура зарядов в грозовых облаках в различных регионах

Распределение и движение электрических зарядов внутри и вокруг грозового облака является сложным непрерывно меняющимся процессом. Тем не менее, можно представить обобщённую картину распределения электрических зарядов на стадии зрелости облака. Доминирует положительная дипольная структура, в которой положительный заряд находится в верхней части облака, а отрицательный заряд находится под ним внутри облака. В основании облака и под ним наблюдается нижний положительный заряд. Атмосферные ионы, двигаясь под действием электрического поля, формируют на границах облака экранирующие слои, маскирующие электрическую структуру облака от внешнего наблюдателя. Измерения показывают, что в различных географических условиях основной отрицательный заряд грозового облака расположен на высотах с температурой окружающего воздуха от −5 до −17 °C. Чем больше скорость восходящего потока в облаке, тем на большей высоте находится центр отрицательного заряда. Плотность объёмного заряда лежит в диапазоне 1-10 Кл/км³. Существует заметная доля гроз с инверсной структурой зарядов: — отрицательным зарядом в верхней части облака и положительным зарядом во внутренней части облака, а также со сложной структурой с четырьмя и более зонами объёмных зарядов разной полярности.

Механизм электризации

Для объяснения формирования электрической структуры грозового облака предлагалось много механизмов, и до сих пор эта область науки является областью активных исследований. Основная гипотеза основана на том, что если более крупные и тяжёлые облачные частицы заряжаются преимущественно отрицательно, а более лёгкие мелкие частицы несут положительный заряд, то пространственное разделение объёмных зарядов возникает за счёт того, что крупные частицы падают с большей скоростью, чем мелкие облачные компоненты. Этот механизм, в целом, согласуется с лабораторными экспериментами, которые показывают сильную передачу заряда при взаимодействии частиц ледяной крупы (крупа — пористые частицы из замёрзших водяных капелек) или града с ледяными кристаллами в присутствии переохлаждённых водяных капель. Знак и величина передаваемого при контактах заряда зависят от температуры окружающего воздуха и водности облака, но также и от размеров ледяных кристаллов, скорости столкновения и других факторов. Возможно также действие и других механизмов электризации. Когда величина накопившегося в облаке объёмного электрического заряда становится достаточно большой, между областями, заряженными противоположным знаком, происходит молниевый разряд. Разряд может произойти также между облаком и землёй, облаком и нейтральной атмосферой, облаком и ионосферой. В типичной грозе от двух третей до 100 процентов разрядов приходятся на внутриоблачные разряды, межоблачные разряды или разряды облако — воздух. Оставшаяся часть — это разряды облако-земля. В последние годы стало понятно, что молния может быть искусственно инициирована в облаке, которое в обычных условиях не переходит в грозовую стадию. В облаках, имеющих зоны электризации и создающих электрические поля, молнии могут быть инициированы горами, высотными сооружениями, самолётами или ракетами, оказавшимися в зоне сильных электрических полей.

Зарница — мгновенные вспышки света на горизонте при отдаленной грозе.

При зарницах раскатов грома не слышно из-за дальности, но можно увидеть вспышки молний, свет которых отражается от кучево-дождевых облаков (преимущественно их вершин). Явление наблюдается в тёмное время суток, преимущественно после 5-го июля, в пору сбора урожая зерновых культур, поэтому зарницу в народе приурочивали к концу лета, началу сбора урожая и иногда называют хлебозарами.

Снеговая гроза

Схема формирования снеговой грозы

Снежная гроза (также снеговая гроза) — гроза, очень редкое метеорологическое явление, бывает в мире 5-6 раз в год. Вместо ливневого дождя выпадает ливневой снег, ледяной дождь или ледяная крупа. Термин используется в основном в научно-популярной и зарубежной литературе (англ. thundersnow ). В профессиональной российской метеорологии данного термина нет: в таких случаях отмечается одновременно гроза и ливневой снег.

Случаи зимних гроз отмечаются в старинных русских летописях: грозы зимой в 1383 году (был «гром страшен очень и вихрь силен вельми»), в 1396 году (в Москве 25 декабря «…был гром, а туча от полуденной страны»), в 1447 году (в Новгороде 13 ноября «…в полночь страшный гром и молния велико зело»), в 1491 году (во Пскове 2 января слышали гром).

Вот еще недавно чистое, ясное небо затянули облака. Упали первые капли дождя. А в скором времени стихия продемонстрировала земле свою силу. Гром и молния пронзили грозовое небо. Откуда приходят подобные явления? Человечество множество веков видело в них проявление божественной силы. Сегодня мы знаем о возникновении таких явлений.

Происхождение грозовых туч

Облака появляются в небе из конденсата, поднимающегося высоко над землей, и парят в небе. Тучи же более тяжелые и большие. Они приносят с собой все "спецэффекты", присущие непогоде.

Грозовые облака отличаются от обычных наличием заряда электричества. Причем есть тучи с положительным зарядом, а есть с отрицательным.

Чтобы понять, откуда берутся гром и молния, следует подняться выше над землей. В небе, где нет препятствий для вольного полета, дуют ветра сильнее, чем на земле. Именно они провоцируют заряд в облаках.

Происхождение грома и молнии может объяснить всего одна капля воды. Она имеет положительный заряд электричества в центре и отрицательный снаружи. Ветер разбивает ее на части. Одна из них остается с отрицательным зарядом и имеет меньший вес. Более тяжелые положительно заряженные капли образуют такие же тучи.

Дождь и электричество

До того как в грозовом небе появятся гром и молния, ветер разделяет облака на положительно и отрицательно заряженные. Дождь, падающий на землю, уносит часть этого электричества с собой. Между тучей и поверхностью земли образовывается притяжение.

Отрицательный заряд тучи будет притягивать положительный на земле. Это притяжение будет располагаться равномерно на всех поверхностях, находящихся на возвышенности, и проводящих ток.

И вот дождь создает все условия для появления грома и молнии. Чем выше предмет к туче, тем легче молнии пробиться к нему.

Происхождение молнии

Погода подготовила все условия, которые помогут появиться всем ее эффектам. Она создала тучи, откуда берутся гром и молния.

Заряженная отрицательным электричеством крыша притягивает к себе положительный заряд наиболее возвышенного предмета. Его отрицательное электричество уйдет в землю.

Обе эти противоположности стремятся притянуться друг к другу. Чем больше в туче электричества, тем больше его и в самом возвышенном предмете.

Накапливаясь в туче, электричество может прорвать слой воздуха, находящийся между ней и предметом, и появится сверкающая молния, прогремит гром.

Как развивается молния

Когда бушует гроза, молния, гром сопровождают ее беспрестанно. Чаще всего искра происходит из отрицательно заряженной тучи. Она развивается постепенно.

Сначала из тучи по каналу, направленному к земле, течет небольшой поток электронов. В этом месте тучи скапливаются электроны, двигающиеся с большой скоростью. Благодаря этому электроны сталкиваются с атомами воздуха и разбивают их. Получаются отдельные ядра, а также электроны. Последние также устремляются к земле. Пока они движутся по каналу, все первичные и вторичные электроны снова расщепляют стоящие у них на пути атомы воздуха на ядра и электроны.

Весь процесс похож на лавину. Он двигается по нарастающей. Воздух разогревается, его проводимость увеличивается.

Все сильнее электричество из тучи стекается к земле со скоростью 100 км/с. В этот момент молния пробивает себе канал к земле. По этой дороге, проложенной лидером, электричество начинает течь еще быстрее. Происходит разряд, имеющий огромную силу. Достигая своего пика, разряд уменьшается. Канал, разогретый таким мощным током, светится. И в небе становится видно молнию. Протекает такой разряд недолго.

После первого разряда часто следует второй по проложенному каналу.

Как появляется гром

Гром, молния, дождь неразлучны при грозе.

Гром возникает по следующей причине. Ток в канале молнии образуется очень быстро. Воздух при этом очень нагревается. От этого он расширяется.

Это происходит так быстро, что напоминает взрыв. Такой толчок сильно сотрясает воздух. Эти колебания и приводят к появлению громкого звука. Вот откуда берутся молния и гром.

Как только электричество из тучи достигнет земли и исчезнет из канала, он очень быстро охлаждается. Сжатие воздуха также приводит к раскатам грома.

Чем больше молний прошло по каналу (их может быть до 50 штук), тем продолжительнее сотрясения воздуха. Этот звук отражается от предметов и туч, и происходит эхо.

Почему есть интервал между молнией и громом

В грозу за появлением молнии следует гром. Опоздание его от молнии происходит из-за разных скоростей их движения. Звук движется с относительно небольшой скоростью (330 м/с). Это всего в 1,5 раза быстрее движения современного "Боинга". Скорость света гораздо больше скорости звука.

Благодаря такому интервалу можно определить, как далеко от наблюдателя находятся сверкающие молнии и гром.

Например, если между молнией и громом прошло 5 с, это значит, что звук прошел 330 м 5 раз. Путем умножения легко посчитать, что молнии от наблюдателя были на расстоянии 1650 м. Если гроза проходит ближе, чем 3 км от человека, она считается близкой. Если расстояние в соответствии с появлением молнии и грома дальше, то и гроза дальняя.

Молния в цифрах

Гром и молния были изменены учеными, и результаты их исследований представлены общественности.

Было установлено, что разница потенциалов, предшествующих молнии, достигает миллиардов вольт. Сила тока при этом в момент разряда достигает 100 тыс. А.

Температура в канале разогревается до 30 тыс. градусов и превышает температуру на поверхности Солнца. От облаков до земли молния проходит со скоростью 1000 км/с (за 0,002 с).

Внутренний канал, по которому течет ток, не превышает 1 см, хотя видимый достигает 1 м.

В мире непрерывно происходит около 1800 гроз. Вероятность быть убитым молнией составляет 1:2000000 (такая же, как умереть при падении с кровати). Вероятность увидеть шаровую молнию равна 1 к 10000.

Шаровая молния

На пути изучения того, откуда гром и молния происходят в природе, самым загадочным явлением выступает шаровая молния. Эти круглые огненные разряды до конца еще не изучены.

Чаще всего форма такой молнии напоминает грушу или арбуз. Она существует до нескольких минут. Появляется в конце грозы в виде красных сгустков от 10 до 20 см в поперечнике. Наибольшая шаровая молния, сфотографированная однажды, была около 10 м в диаметре. Она издает жужжащий, шипящий звук.

Исчезнуть может тихо или с небольшим треском, оставляя запах гари и дымок.

Движение молнии не зависит от ветра. Их тянет в закрытые помещения через окна, двери и даже щели. Если соприкасаются с человеком, оставляют сильные ожоги и могут привести к летальному исходу.

До сих пор причины появления шаровой молнии были неизвестны. Однако это не является свидетельством ее мистического происхождения. В этой области ведутся исследования, которые смогут объяснить сущность такого явления.

Ознакомившись с такими явлениями, как гром и молния, можно понять механизм их возникновения. Это последовательный и довольно сложный физико-химический процесс. Он представляет собой одно из самых интересных явлений природы, которое встречается повсеместно и потому затрагивает практически каждого человека на планете. Ученые разгадали загадки практически всех видов молний и даже измеряли их. Шаровая молния на сегодняшний день выступает единственной нераскрытой тайной природы в области образования подобных явлений природы.

Атмосферное явление, при котором внутри облаков или между облаком и земной поверхностью возникают электрические разряды - молнии, сопровождаемые громом. Как правило, гроза образуется в мощных кучево-дождевых облаках и связана с ливневым дождём,градом и шквальным усилением ветра.
Гроза относится к одним из самых опасных для человека природных явлений: по количеству зарегистрированных смертных случаев только наводнения приводят к бо́льшим людским потерям.
Гроза - это одно из опаснейших природных явлений. Люди, пораженные молнией, выживают лишь в единичных случаях.
Одновременно на планете действует примерно 1500 гроз. Интенсивность разрядов оценивают в сотню молний в секунду.

Развитие грозы Как оно проходит? Грозовое облако образуется только при определенных условиях. Обязательно наличие восходящих потоков влаги, при этом должно быть наличие структуры, где одна доля частиц находится в ледяном состоянии, другая - в жидком. Конвекция, которая приведет к развитию грозы, возникнет в нескольких случаях. Неравномерное нагревание приземных слоев. К примеру, над водой при существенной разнице температур. Над большими городами грозовая интенсивность будет несколько сильнее, чем в окрестностях. При вытеснении холодным воздухом теплого. Фронтальная конвенция часто развивается одновременно с обложными и слоисто-дождевыми тучами (облаками). При подъемах воздуха в горных массивах. Даже малые возвышенности могут привести к усилению образований облаков. Это вынужденная конвекция. Любое грозовое облако, независимо от его типа, обязательно проходит три стадии: кучевую, зрелости, стадию распада.

Самые сильные грозы в мире
Одно из распространенных атмосферных явлений. Гроза. Появляется она в результате электрических разрядов – молний – между земной поверхностью и облаков. И, как правило, сопровождается громом, ливневыми дождями, ветром или же градом. Самая сильная гроза встречалась в жизни каждого человека. Поэтому многие имеют представление, что это такое. Так или иначе, гроза – красивое и одновременно очень пугающее зрелище. И почти все знают, что это еще и одно из самых опасных явлений природы для человека. Количество зарегистрированных смертельных случаев говорит само за себя: только наводнения могут привести к большим потерям.
Самая красивая гроза в мире

Уникальное природное явление, которое потрясет своей красотой всех без исключения, можно встретить в Кататумбо.

Оно располагается над устьем одноименной реки, впадающей в озеро Маракайбо на северо-западе Венесуэлы. В этом месте встречаются так называемые молнии Кататумбо. Для этого природного явления характерны яркие и частые вспышки молний на довольно небольшой площади. Такое чудо природы наблюдают в течение 140 дней в году. Светопреставление длится обычно не менее десяти часов. За этот промежуток времени небеса озаряют молнии как минимум пятнадцать тысяч раз. А иногда частота вспышек может доходить и до 2800 в час. Поэтому можно сказать, что это как раз то место, где встречается самая сильная гроза в мире.
Самая сильная гроза в мире Молнии можно увидеть буквально везде. Они рождаются почти во всех уголках планеты. Но, как показывают наблюдения, имеют свои любимые места. Исследователи, основываясь на данные метеорологических спутников, говорят, что молнии чаще всего появляются над сушей. И это несмотря на то, что она занимает только четвертую часть поверхности Земли. Самую сильную грозу можно наблюдать в нескольких местах. Чемпионов по количеству молний являются тропики. Впрочем, большое количество грозовых разрядов можно встретить во время среднеширотных бурь. Медведицкая гряда - место, где чаще всего в России бывают грозы Самое грозовое место на планете носит название Багор. Это индонезийский город на острове Ява в Юго-восточной Азии. Здесь грозы бывают почти каждый день, а именно 322 дня в году. Самая сильная гроза в мире не исключена в городе Тороро в Уганде, здесь в году насчитывается 251 грозовой день. Места, где не редки грозы и молнии встречаются и в России, в частности, самое грозовое место страны - это Медведицкая гряда в Поволжье. Эта территория давно считается аномальной зоной. Впрочем, где были зарегистрированы самые мощные грозы, доподлинно сказать нельзя. Для каждого есть свой случай, когда ему казалось, что небеса разверзлись и грянула самая сильная гроза. Но можно точно сказать, где самые красивые грозы в мире.

СМЕРТЕЛЬНЫЕ ГРОЗЫ

Грозовые ливни, обрушившиеся на Москву в последние дни, стали настоящим испытанием для москвичей.

В Москве из-за сильной грозы были обесточены рельсы по направлению электрички “Аэроэкспресс”, которая возит пассажиров с Савеловского вокзала в аэропорт Шереметьево-2. Десятки пассажиров опоздали на авиарейсы. В четверг, в 20.00, произошел сбой электроснабжения из-за грозы на участке Лобня - Шереметьево. Однако зачастую встреча с молнией может обернуться куда более страшной трагедией. Как отмечают коммунальные службы, всего из-за грозы в Москве были повалены 33 дерева, большинство из которых упали на юго-востоке и юго-западе столицы. Сильный ветер опрокинул старое дерево высотой более десяти метров на две иномарки в районе Переделкина, вблизи железнодорожного переезда на 6-й улице Лазенки. В момент аварии в машинах находились люди, один из них пострадал.

Страдают москвичи не только от шквалистого ветра, вырывающего с корнем деревья, но и от ударов молнии. 19 июля с диагнозом: “состояние после поражения молнией, ожог грудной клетки, шейного отдела позвоночника, ожоговая рана стопы” в больницу был доставлен гость столицы, новгородец Александр Мамаенко. От смерти его спасла... золотая цепочка. Молния попала в нее, оплавив металл. Александра сразу же положили в реанимацию. Там под капельницей он

пришел в себя. 20 июля пострадала от удара молнии москвичка Марина Бестина. Когда она попыталась набрать код двери подъезда, в домофон ударила молния. С ожогами Марина была доставлена в больницу. Жертвой грозы стал и 30-летний дворник Толган Журдаев. Он попытался спрятаться от внезапно начавшегося ливня под деревом. Удар молнии был настолько сильным, что молодой человек скончался на месте от мощного электрического разряда.

Причиной смерти может стать даже обычный мобильный телефон. Под Самарой от разряда молнии, попавшей в мобильный телефон во время разговора, погиб 24-летний парень. На пляже Нефтекамска во время грозы погибли трое. Молния попала в зазвонивший телефон 26-летней Марины Садыковой. Этот звонок стоил жизни ей и двум детям, которые оказались рядом. Кроме того, участились случаи самоубийств во время грозы.

Фатальные ошибки, приводящие к смерти во время грозы

РЕН ТВ предлагает советы тем, кто хочет избежать встречи с электрическим разрядом во время стихии.

В Москве объявлен "оранжевый" уровень опасности из-за непогоды и в ближайшие дни жители столицы будут то изнывать от жары, то прятаться от раскатов грома и всполохов молний. Рано утром в понедельник во время сильной грозы погиб мужчина, который решил переждать стихию под деревом, разговаривая по мобильному телефону. РЕН ТВ собрал советы о том, чего не стоит делать во время грозы, чтобы тебя не ударил электрический разряд.
Гроза является одним из самых опасных для человека природных явлений. Мгновенный удар молнии нередко приводит к смертельным исходам, но в случае благополучного завершения ЧП может вызвать паралич, глубокую потерю сознания, остановку дыхания и сердца.
Молния – это электрический разряд высокого напряжения, огромной силы тока, высокой мощности и очень высокой температуры, возникающий в природе. Мало кто знает что разновидностей молний существует много, например, есть линейная и шаровая молнии, а еще есть спрайты, джеты и даже эльфы. Чем ближе от вас гроза, тем она опасней. Если гром и молния следуют друг за другом с минимальным интервалом, то гроза как раз находится над вами. Узнать эпицентр грозы легко - нужно просто посчитать сколько времени проходит между вспышкой и раскатами грома. Так, секундный разрыв между этими явлениями означает, что гроза находится в 300-400 метрах от вас.
Если вы во время грозы находитесь дома, то нельзя оставлять включенными электроприборы, находиться возле открытых окон, держать открытыми балконные двери и форточки и прикасаться к металлической сантехнике.
Если же стихия застала вас на улице, то категорически воспрещается находиться вблизи высоких деревьев и линий электропередач, держать в руках металлические предметы, будь то ключи, удочки или зонты, касаться металлических сооружений или подходить к ним близко, носить на себе металлические аксессуары, бижутерию и, конечно же, говорить по телефону.
Если же во время грозы вы едете в транспорте, будь то машина или общественный транспорт, то вам не стоит касаться металлических конструкций или поручней. Не рекомендуется парковаться возле металлических конструкций, деревьев или линий электропередач.
Известно, что гроза тем сильнее, чем выше температура воздуха, потому и летние грозы масштабнее весенних. Летом во время грозы может образовываться несколько десятков молний, а местом их попадания становятся самые высокие точки на местности, будь то вершина горы, дерево или труба. Лучшая рекомендация при грозе – постараться переждать ее в помещении: дома, в офисе или магазине.
Напомним, что во время утренней грозы 27 июля было зафиксировано сразу два случая попадания молний в людей. Один, в результате которого погиб мужчина, произошел на улице Кременчугской на юго-западе столицы, тогда как на территории природного заказника «Долина реки Сетунь» электрический разряд попал в женщину, которая осталась жива. У пострадавшей диагностирована электротравма и ожоги, ей оказывают необходимую помощь.
Происшествия: Гроза со смертью

03 июля 2013 г.
Прошедшие выходные ознаменовались для москвичей грозой и смертью. Непогода, разгулявшаяся на улицах столицы, вызвала падение четырехсот деревьев. Падающие гиганты травмировали людей. Сегодня поступили первые сообщения о смерти пострадавших.
В воскресенье Москва стала ареной для настоящего стихийного бедствия. За сутки в городе выпала почти месячная норма осадков, сильный ветер повалил деревья. Вода залила подземные переходы и просочилась в вестибюли метро. Из-за грозы в городе было приостановлены транспортные сообщения. По радио и телеканалам было сделано предупреждение о надвигающемся циклоне с просьбой воздержаться от выхода на улицу. Тем не менее многих москвичей стихия застала именно там.
В понедельник аварийные бригады столицы расчищали улицы от завалов и помогали раненым добраться до ближайших медицинских пунктов. Во вторник власти столицы сообщили о ликвидации всех последствий происшествия. Город может спасть спокойно.
Сильнейшие осадки наблюдались и в Подмосковье, где по разным оценкам выпало от 40% до 90% от месячной нормы. На западе столицы и области полдня шел сильный град. Многие дома получили повреждения стекол. В коммунальные службы до сих пор поступают обращения граждан, жалующихся на забитые решетки водостоков и перебои в электроснабжении. Всего для расчистки города и устранения последствий стихийного бедствия на улицы Москвы были выведены 150 бригад. Больше всего повреждений было зафиксировано в ЗАО и ЦАО. По сообщениям уборочных бригад, сложнее всего работать оказалось именно на западе столицы. Именно на эту часть города пришелся самый сильный удар стихи, и именно здесь была повалена большая часть деревьев. Одно из них упало на 25-летнюю девушку, раздробив ей кости, сообщают в ГУВД Москвы. На юге Москвы в ходе падения деревьев пострадали юная девушка и пенсионер. На всех улицах города стоят глубокие лужи, которые, как ожидается, высохнут только к концу недели. Пришла пора доставать из шкафов резиновые сапоги. Лужи по колено стоят на Старом Арбате и на Кутузовском проспекте. Машины теряют в лужах свои номера. Все что остается несчастным автомобилистам, это ждать, когда сойдет вода, чтобы забрать свой номер.

Если вы в помещении:

На время грозы отключать в доме все бытовые электроприборы и не пользоваться обычным телефоном, не стоять у окон и дверей, не касаться водопроводных кранов;

Окна необходимо закрыть, чтобы не привлечь шаровую молнию.

Если вы на улице:

Нельзя прятаться под высокорослыми деревьями, лучше удалиться от них метров на 30-40. Вероятность попадания молнии в конкретное дерево прямо пропорциональна его высоте;

Мобильный необходимо отключить;

Не раскрывайте над собой зонтик (!), из-за наличия множества металлических деталей он может стать своеобразной антенной и притягивать молнии;

Автомобиль - безопасное убежище, и во время грозы лучше его не покидать, остановитесь, закройте окна, опустите автомобильную антенну;

Велосипед и мотоцикл, наоборот, потенциально опасны. Их нужно уложить на землю и отойти не менее чем на 10 метров.

ГРОЗЫ, УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ И СТАД ИИ РАЗВИТИЯ

Гроза – это сложное ат мосферное явление, характеризующееся интенсивным облакооб разованием и многократными электрическими разрядами в виде молний.

Грозы возникают в кучево-дождевых облаках, которые, в этом случае, называются грозовы ми. Площадь хорош о развитых кучево-дождевых облаков обычно не превышает

50…100 км2. В грозовых облаках сконцент рирована колоссальная энергия, проявления которой всегда поражают человеческое воображение. Расчет ы показывают, что в грозовом

облаке небольших размеров (площадью около 30 км2) при конденсации водяного пара выделяется около 1,8 · 1013 калорий тепла. Примерно такое же количество тепла (2 · 1013)

выделяется при взрыве атомной бомбы среднего калибра или взрыве 20000 тонн тротила. Количество тепла, выделяемое при конденсации водяного пара в хорошо развитом об лаке, занимающем площадь около 100 км2 , равно количест ву тепла, образующемуся при взрыве водородной бомбы, что примерно в 1000 раз больше, чем при взры ве атомной бомбы, и эквивалентно взрыву 20 млн. тонн тротила. Вся эта громадная тепловая энергия, выделяющаяся при конденсационных процессах, расходует ся на развитие в об лаке восходящих т оков,

которые поддерживают во взвешенном состоянии сотни тысяч тонн воды. Восходящие токи иногда способствуют развитию грозовых облаков до больших вы сот. Вершины облаков могут пробиват ь тропопаузу и проникат ь в нижнюю стратосферу. В умеренных широт ах грозовы е облака могут развиваться д о 12…14 км, в Закавказье, Сред ней Азии и Дальнем Вост оке - до 15…16 км, в Индии - до 18 км, в э кват ориальной зоне – до 20…21 км.

Грозовое облако непрерывно выраб атывает электричество, которого достаточно для

того, чтобы обеспечить все потребности город а, имеющ его население в 10 млн. человек, в течение всего времени, пока длится гроза.

В грозовых облаках наибольшую угрозу для авиации представляют такие опасные явления, как сильная т урбулентность, мощные вертикальны е токи возд уха, интенсивное обледенение, электрические разряды, град и ливневые осадки. Следует отметить, что все эт и опасные явления мог ут наблюдат ься одновременно. Под облаками опасность предст авляют шквалист ые ветры, достигающие иногда ураганной силы, смерчи, ливневые осадки (дождь, град, снежные заряд ы), между облаками сильные нисх одящие и восходящ ие воздушные потоки, сд виги ветра.

Для образования грозового облака необходимы след ующ ие условия:

1. Вертикально направленные восходящие пот оки воздуха (конвекция).

2. Большое влагосодержание возд уха (абсолютная влажность а > 13 г/м3 или упр угость

водяного пара е > 15 гПа).

3. Большая положительная энергия неустойчивост и в тропосфере (до 400 гПа). Вертикальный

т емпературный градиент γ > 0,65°С/100 м.

Условно развитие грозового облака можно разделить на три ст адии (рис. 9.6).

Рис. 9.6. Стадия развития грозового облака

I стадия – начальное развитие – от появления кучевого облака д о начала выпадения ливневых осадков. В эт ой стадии кучевые облака постепенно перерастают в мощ но-кучевые, а затем в кучево-дождевые “лысые”, из которых и начинают выпадать осадки. В облаках преобладают восходящие потоки, которые усиливаются от 2…5 м/с в кучевых облаках до

10...15 м/с в мощно-кучевых. Верхняя граница кучевых облаков 1,5…2,5 км, а мощно-кучевых –

4…6 км. Они состоят из капель воды. В кучево-дождевом “лысом” облаке начинает ся оледенение верх ней част и, и она уже состоит из переохлажд енных капель, снежинок и ледяных крист аллов. Скорости восходящих потоков в таких облаках могут достигать

20…25 м/с, а верх няя граница – 7…8 км. Переход от кучевого облака к мощно-кучевому происходит довольно медленно, а от мощно-кучевого к кучево-дождевому – очень быстро (1 час и менее). Вертикальная скорость подъема вершины облака в среднем равна 1 м/с, а в определенных случаях может д остигать 10 м/с. Межд у облаками наблюдаются нисходящие потоки воздуха.

II стадия – максим альное развитие – грозовое об лако из кучево-дождевого “лысого” развивается в кучево-дождевое “волосатое”. Из облака выпад ают ливневые осадки. Возникают электрические разряды в виде молний. Во вт орой ст адии в грозовом облаке наблюдаются интенсивные восходящие и нисходящие движения воздуха. Восходящ ие потоки достигают максимальных скоростей 30…40 м/с и более. Они преобладают в передней части облака. Скорост ь восход ящего пот ока в облаке почт и линейно растет с высотой, начиная с основания, и достигает максимального значения в пред вершинной части облака, после чего к верш ине облака скорость начинает линейно убывать. За счет ливневых осадков об разуются нисходящие потоки со скоростью 10…15 м/с. Нисх одящие потоки наиболее развиты в т ыловой части облака. Особенностью вертикальных пот оков внутри облака

является их сильная порывистост ь. Порывы могут дост игат ь 15 м/с и вызывать при бросках перегрузку самолет а до 2g и более. Внутри облака образует ся много вихрей разного размера, которые привод ят к инт енсивной турбулентности, вызывающей сильную болтанку ВС. Сильная т урб улентность наблюдается также и над верхней границей грозовых облаков (рис. 9.7).

Рис. 9.7. Движения воздуха над в ершинами грозовых облаков

Над куполообразной вершиной кучево-дождевых облаков, не имеющей наковальни или выст упающеей из наковальни, в слое 200…300 м от облака имеют место сильные восходящие пот оки. Опасная т урб улент ност ь в эт ом случае наблюд ается в непосредственной близости к облаку, в слое 50…100 м. В зоне восходящих потоков самолет тянет вверх.

Над плоской вершиной в слое 200…300 м наблюдает ся нисх одящий пот ок. ВС,

попадающие в наковальню или пролетающие вблизи нее, верт икальными потоками могут быт ь втянуты в облако.

У внешних границ кучево-дождевых облаков чаще всего наб людаются нисходящие движения возд уха в сочет ании с турбулентностью. При подходе к облакам болтанка ВС может появляться на удалении, примерно равном диаметру облака.

Сильные восход ящие потоки, характерные для кучево-дождевых облаков, способ ны удерживать во взвешенном состоянии крупные капли воды, кот орые в зоне отрицательных температ ур находятся в переохлажденном состоянии, поэ тому в гр озовых облаках на всех высотах выш е нулевой изотермы наблюдается очень сильное обледенение ВС.

Большую опасность для полетов в грозовых облаках и под ними представляет град.

Выпадение града происход ит не при каждой грозе. Над Европой в равнинной мест ност и выпадение града происходит один раз в среднем на 10…15 случаев. В горных районах грозы с градом бывают чаще.

Выпадение крупного града является стихийным бедствием. От него сильно страдают посевы, фруктовые сады, виноградники, домаш ний скот на пастбищах. Град может пробиват ь обшивку ВС на ст оянках аэродромов. В полете, при попад ании в град, повреждаются обшивка фюзеляжа, особенно перкалевая обшивка ст абилизаторов вертолетов, остекление кабины экипажа, обтекатели ант енн и другие, сравнительно непрочные элементы конструкции ВС.

Во второй стадии большую опасность представляют явления, наблюдаемые под

грозовы ми облаками.

В передней части грозового об лака иногда образуется темный крутящ ийся вал из разорванных об лаков, кот орый называется шкваловым воротом . Он возникает на высот е

500…600 м (может опускат ься и до 50 м) на границе восходящего потока в облаке и нисходящего потока вне облака. Шкваловый ворот имеет большие скорост и вращения и является крайне опасным явлением. При высоких температурах, больш ой влажност и воздуха и сильной неустойчиво сти в ат мосфере конец шквалового ворот а может опускаться до земли, образуя сильный вихрь с приб лизительно вертикальной осью вращ ения и диаметром в

несколько десятков мет ров. Эт от вихрь называется см ерчем . Смерчи обладают большой разруш ительной силой. Их прохождение связано с большими кат астрофическими разруш ениями на земле. Пыль, об ломки разных предмет ов и даже животные и люди могут подниматься вверх этими пот оками и переносит ься на значительные расст ояния.

Вторая опасная зона под грозовыми облаками наблюдается межд у восходящими и нисходящ ими потоками воздуха в области ливневых осадков. Это зона шквалов. Ширина ее не превы шает 500 м. В высот у ш квал прост ирается до 2…3 км, его продолжительность несколько минут. У земли шквал проявляется как резкое усиление ветра, сопровождающееся изменением его направления почти на 180°. Ветер в зоне шквалов может д остигать силы урагана (более 29 м/с). Ш квал опасен для возд уш ных судов, находящихся в полет е на малых высот ах, а также д ля авиационной техники и различных легких построек, расположенных на аэродроме.

III стадия – стадия разрушения – ливневые осадки, выпадающ ие из грозового облака, ох лаждают воздух и подстилающую поверхность под облаком. Поэтому ослабевают, а затем прекращ аются восходящие пот оки. В данной ст адии в грозовом облаке преоб ладают нисходящ ие пот оки, которы е размывают это облако. Разруш ение грозового облака обычно начинается с нижней част и. Облако оседает и расширяет ся по площади. Скорость опускания верш ины равна 1…1,5 м/с, иногда 3 м/с. Нижняя граница грозового облака приобретает своеобразный вид – она становит ся вымеобразной. Вершина облака плоская и состоит из перистых облаков волокнистой ст рукт уры. В среднем ярусе к грозовому облаку примыкают высоко-кучевые об лака, а в нижнем – слоисто-кучевые облака.

В третьей стадии в грозовом облаке наблюдаются все опасные явления, которые х арактерны для второй стад ии, но по мере разрушения облака их интенсивность уменьшается.

Весь период развит ия грозового облака занимает от 3 до 5 часов.

Руководящ ие документы ГА запрещают пред намеренно входить в грозовые облака в люб ой ст адии их развития, так как в грозовых облаках и в непосредственной близост и от них прямую опасность д ля полетов представляют:

Порывистые восходящие и нисход ящие пот оки возд уха с больш ими скоростями,

приводящие к внезапным броскам ВС;

Интенсивное обледенение на всех высотах выше нулевой изот ермы;

Электрические разряды в вид е молний;

Град, вызы вающ ий механические повреждения ВС;

Сильные атмосферные помех и, нарушающие радиосвязь;

Ливневые осадки с ограниченной видимостью;

Шквалы и смерчи;

Сдвиги ветра в приземном слое.

Грозовые облака по своему составу являют ся смеш анными (рис. 9.8). Они состоят из

капель воды, снежинок и ледяных крист аллов. Обычно на нижней границе облака т емпература воздуха +5°С…+10°С, а на верхней границе, в зависимости от верт икальной мощности облака, она может быть -40°С…-65°С. Эт о обуславливает неод нородную структуру облака по его составу.

От основания облака до уровня нулевой изотермы облако состоит из капель воды, от

уровня нулевой изот ермы до уровня изотермы -20°С – из снежинок и переох лажденных капель воды, которые в этом слое преоб ладают; выш е уровня изот ермы -20°С преобладают уже снежинки и ледяные крист аллы.

При грозе в ат мосфере происход ят э лектрические разряды. Для возникновения э лектрических разрядов необходимо образование в грозовом облаке объемных электрических зарядов. Такие заряды создают ся в результ ате электризации облачных элемент ов - капель и ледяных кристаллов.

Рис. 9.8. Микроструктура грозового облака

Существует много (около 35) теорий образования объемных электрических зарядов в кучево-дождевых облаках. Наиб олее распространенной является теория образования элект рических зарядов в грозовом облаке вследствие дробления капель и кристаллов.

Под дейст вием сильных порывов восх одящих потоков крупные капли, об разовавшиеся в нижней части облака, разбрызгиваются. При эт ом происх одит их элект ризация. Мелкие капли заряжаются отрицат ельно и уносятся вверх. Крупные капли с положит ельным заряд ом ост аются в нижней части облака. В верхней части грозового облака электризация происходит, по-видимому, за счет т рения крист аллов и их раскалывания при ст олкновениях. Мелкие осколки заряжают ся положит ельно, крупные - от рицательно. Крупные осколки опускаются вниз и усиливают отрицат ельный заряд середины облака. Мелкие осколки, заряженные положительно, остаются во взвешенном состоянии в верхней част и облака.

Но не только т ак могут заряжаться грозовые облака. Облачные капли при своем движении замерзают и тают. Каждый из э тих процессов также приводит к электризации облачных частиц. Таким образом, электризация может происходить при следующих процессах:

− при крат ковременном контакте крупных и мелких капель;

− при разбрызгивании капель и дроблении кристаллов в результат е сильных восходящих и

нисх одящих пот оков внутри облака;

− при т рении кристаллов.

В результате электризации капель и кристаллов и переноса их воздушными пот оками в облаке образуются област и с мощными объемными зарядами. Среднее распределение элект рических зарядов в грозовом облаке приведено на рис 9.9.

Отрицательные электрические заряды сосредоточены в основном в тыловой и средней части облака от нижней границы до изотермы -20°С, а положительные заряды - в передней част и облака, где имеют ся мощные восходящие пот оки воздуха, а также вы ше изот ермы -20°С.

Если напряженност ь элект рического поля между двумя объ емными зарядами в облаке

или между об лаками и землей дост игает величины пробивного потенциала воздуха (около

30000 В/см), то происходит электрический разряд. Такие разряды, сопровождающиеся ослепительной вспышкой света и раскат ами грома, назы вают ся молния ми .

Гром - явление акустическое, основной его причиной является ударная волна,

возникающая в результат е разрыва разрядного канала.

По внешнему виду и физическим особенностям молнии подразделяют ся на линейную разветвленную, плоскую и ш аровую.

Рис. 9.9. Электрическая структура грозового облака

Линейная разветвленная молния - эт о наиболее часто наблюд ающийся гигантский искровой разряд атмосферного электричест ва. Длина молнии в среднем сост авляет 2…3 км, а иногда может дост игать 20 км и более. От основного канала имеется несколько ответвлений, поэтому линейная молния похожа по внешнему вид у на сух ую вет вь лиственного дерева. Скорость молнии сост авляет около 102…103 км/с. Сила тока внутри канала молнии порядка д есятков тысяч ампер. Температура плазмы в молнии превыш ает 10000°С. Линейная молния возможна внут ри грозового облака, межд у обл аком и землей, межд у д вумя облаками.

Плоская молния представляет собой б есшумное красноватое свечение какой-либо части облака, возникающее за счет суммарного эффекта большого количества коронных разрядов на облачных частицах. Продолжительность т акой молнии около 1 секунды. Плоскую молнию не нужно смешиват ь с зарницей, когда облака освещаются удаленной и непосредственно невидимой линейной молнией.

Шаровая м олния - это довольно редкое и загадочное явление. Она пред ставляет собой круглую светящуюся массу размером с кулак, иногда с арбуз и более. Природа шаровой молнии полностью не раскрыта. Считают, что это скопление плазмы, возникающ ее после об ычной линейной молнии.

При полете в грозовом облаке или вблизи него может произойти попадание молнии в ВС.

Это возможно в двух случаях:

− ВС нах одится на пути молнии;

− напряженност ь электрического поля между объ емным зарядом в облаке и объ емным зарядом ВС больше пробивного потенциала возд уха.

В результ ате попадания молнии в ВС может произойт и:

− разгерметизация кабины;

− пожар на ВС;

− ослепление экипажа;

− разрушение об шивки, отд ельных дет алей и радиотехнических средств;

− намагничивание стальных сердечников в приборах и др.

Вероятность поражения ВС молнией возраст ает с увеличением их массы и скорости

полета. Наиболее часто поражаются молнией радиоантенны, крылья, ст абилизатор и фюзеляж. Существенно реже происходит поражение т опливных баков, но э ти случаи обычно имеют тяжелые последствия.

С грозовыми разрядами тесно связаны атмосферные радиопомехи (атм осферики ) . Это электромагнитные импульсы, которые возникают в процессе грозового разряда. Распространяясь от места своего возникновения, атмосферики вызывают радиопомехи - особ енно на длинных волнах. Они создают ш умы и треск в телефонах. Чем больше напряженность электрического поля в грозовом об лаке, тем сильнее атмосферные рад иопомехи.

Любишь ли ты, когда на улице такое природное явление как гроза? Мне очень нравится смотреть, как сверкают молнии, и вздрагивать от раскатов грома. но, правда, если я сам в это время в безопасном месте.

Наши далёкие предки очень боялись грозы. Они думали, что в чём-то провинились, раз бог Перун сердится на них и посылает на землю гром, молнию и сильный ветер. Бог Грозы тогда считался даже более сильным, чем бог Солнца. Ведь гроза не только причиняла зло, но и помогала людям. Если солнце сжигало своими горячими лучами посевы хлеба, то гроза, и дождь, который она приносила, спасали урожай. Позже наши предки гром и молнию приписывали Илье Пророку, который, «катаясь на колеснице по небу, пускает огненные стрелы».

Но мы-то с вами уже можем разобраться, почему бывает гроза!

Ты, наверняка, уже успел заметить, что перед грозой солнце начинает сильно припекать и становится душно. Это происходит от того, что в воздухе накапливается влага - бесчисленное множество водяных капелек, из которых и состоят тучи. Они могут быть несколько километров в высоту.

Нам снизу кажется, что они стоят спокойно. Мы и не подозреваем, какие внутри них бушуют вихри, как потоки воздуха носят капельки снизу вверх и сверху вниз. На самом верху таких облаков - сильный мороз, и капельки воды, попав туда, сразу же замерзают, превращаются в кусочки льда. Льдинки с талкиваются с капельками, вода обволакивает их «плёночкой», которая тоже замерзает. Льдинка делается тяжелее, она падает в нижний «этаж» облака, где теплее, и там начинает таять. Но стремительные вихри снова подхватывают её вверх, и снова сталкиваются льдинки и капельки, и снова вода замерзает, льдинки увеличиваютс я, тяжелеют. И вот льдинки уже не могут удержаться в облаке и падают из него вниз. Ближе к земле они тают, и получается, что идёт дождь. Иной раз они так и не успевают растаять и падают на землю кусочками льда - идёт град.

А движение капелек и льдинок внутри тучи не затихает! Они ударяются друг о друга, сталкиваются, трутся, заряжаются при этом электричеством. И вот уже верхняя часть тучи несёт положительный заряд, а нижняя - отрицательный. Во время грозы заряж аются электричеством земля, деревья, горы, дома. И когда встречаются две т учи или туча и предметы на земле, заряженные противоположными зарядами электричества, между ними проскакивает гигантская искра - молния!

Молния мгновенно нагревает окружающий воздух, от тепла он быстро расширяется, и происходит взрыв. В этот момент мы слышим треск и грохот. Его-то мы и называем - гром.

Звук распространяется гораздо медленнее, чем свет, его скорость 330 метров в секунду. Поэтому мы слышим раскаты грома после того, как сверкнула молния. А чтобы узнать на каком молния расстоянии, сосчитай, сколько секунд проходит между вспышкой молнии и громом, и умножь на 330.

Проведем эксперимент

Давай сделаем «домашнюю» молнию. Два продолговатых воздушных шарика потри шерстяной тряпочкой в очень тёмной комнате (они ни в коем случае не должны соприкоснуться). Воздух, наполняющий их, электризуется. Попробуй приблизить их на минимальное расстояние. Если ты всё сделал правильно, то от одного до другого шарика начнут проскакивать искры. Слышишь треск? Это миниатюрная копия грома.

Безопасную грозу можно устроить и в своих волосах. Расчеши их пластмассовой гребёнкой, и ты услышишь лёгкий треск. Это - днём. А в темноте можно увидеть и искорки.