Май–июль в этом году практически на большей территории республики отмечены сильными ливнями, грозами и шквальными ветрами. Это еще раз свидетельствует о том, что мы живем в мире природных, техногенных, социальных и иных опасностей, часто угрожающих нашему здоровью и жизни. При этом природные явления неизбежны, так как они связаны с естественными процессами, происходящими в географической оболочке Земли.

Угроза природных явлений для жизни человека зависит от характера природных процессов и готовности человека обеспечить свою безопасность.

Гроза представляет собой бурное ненастье с дождем, громом и молниями. Она обязательно сопровождается раскатами грома и порывами ветра. Обычно можно заранее понять, что собирается гроза: солнце сильно печет, в воздухе накапливается влага, становится тихо и душно. На горизонте можно заметить скопление мощных кучево-дождевых облаков. Они быстро надвигаются и вскоре занимают все небо, которое начинает по-особенному меняться и даже чувствуется особый - предгрозовой свет. Ветер начинает дуть порывами, резко меняет направление, а затем усиливается, поднимает тучи пыли, срывает листья и ломает ветки деревьев, может сорвать покрытие крыш у домов. Затем сверху из надвинувшейся тучи обрушивается стена проливного дождя, иногда с градом. Сверкают молнии, раздаются оглушительные раскаты грома.

Гроза, прежде всего, опасна молниевым разрядом. Его прямое попадание для человека может закончиться трагически. Молнии - гигантские искры, возникающие между разнозаряженными участками грозовых облаков. Для человека молния представляет угрозу только тогда, когда соединяет небо и землю (воду). При ударе молнии опасны высокие температуры (до 30.000°С), большие значения силы тока. От молнии может возникнуть пожар, могут быть повреждены линии электропередач, погибнуть люди.

Одновременно в атмосфере Земли происходит примерно 1800 гроз, и каждую секунду возникает около 100 молний. Данные последних лет говорят о том, что от удара молнии в мире в среднем ежегодно погибают около 3000 человек, причем известны случаи одновременного поражения нескольких человек.

В природе существуют линейные и шаровые молнии

Линейная молния на равнинах, как правило, бьет из облака в землю или воду. Более опасны разряды, проскакивающие от земли в облако. Такое случается на горных вершинах, обнаженных выступах скал.

Если природа линейной молнии ясна и ее поведение предсказуемо, то природа шаровой молнии до сих пор не полностью понятна, а ее поведение не всегда находит объяснение. Такая молния образуется, когда «канал» обычной молнии распадается на отдельные участки - «чётки». Светящиеся шары голубого, зеленого, желтого или красного цветов могут просуществовать несколько секунд и взорваться от столкновения с каким-нибудь предметом.

Шаровая молния может неожиданно появиться где угодно, даже в закрытых помещениях. Были случаи ее появления из телефонной трубки, электробритвы, розетки. Очевидцы утверждают, что шаровая молния может проникнуть в помещение через узкие щели, трубы и даже замочную скважину. Размеры шаровой молнии могут быть от нескольких сантиметров до нескольких метров. Обычно она легко парит или катится над землей, иногда подскакивает. Шаровая молния может появиться и исчезнуть, не нанеся вреда человеку или помещению. А может оставить после себя дырку в двери и запах озона. Она часто взрывается. Статистика утверждает, что в 80% случаев взрывы не были опасны, тяжелые последствия возникали в 10% взрывов.

Что же делать, если началась гроза? Если она застала вас на улице, необходимо поскорее укрыться, желательно в прочном здании. Но и в помещении рекомендуется быть подальше от воды - не мыть посуду и не принимать душ. Не стоит касаться всего, что имеет контакт с внешним миром: телефона, антенны, водопроводных труб, батарей отопления, оконных рам. С приближением грозы следует отключить электроприборы, без которых можно обойтись.

Если гроза застала вас на открытом месте, помните: нельзя идти быстрым шагом, широко расставляя ноги, бежать и стоять в полный рост. Если необходимость двигаться все же существует, то делать это нужно мелкими семенящими шажками. В технике электробезопасности есть такое понятие, как напряжение шага, - это разность потенциалов (электрическое напряжение), существующая между теми точками земли, на которые мы ставим ноги. Ведь ток от ударившей молнии не просто уходит в землю - он растекается по достаточно большой площади, и даже в нескольких сотнях метров от места удара разность потенциалов между широко расставленными ногами может стать угрозой для жизни. Ток отлично проводит вода, поэтому молния, ударившая в паре километров вверх или вниз по течению реки, может мгновенно добраться до любителя экстремальных удовольствий. Если гроза застала вас в водоеме, немедленно выбирайтесь на берег и отходите подальше от воды.

Постарайтесь найти ложбинку без кустов и деревьев. В лесу встаньте под низкое дерево. Если совсем некуда спрятаться, а идти невозможно, садитесь на корточки, поместив руки между коленями, и терпеливо ждите, когда гроза закончится.

Не спешите покидать свое убежище - когда гроза начинает уходить, небесное буйство коварно. Специалисты рекомендуют подождать минут двадцать.

А еще не забывайте, пожалуйста, держаться подальше от линий электропередач и высоких одиночных деревьев, особенно, дубов и тополей. По статистике 54% попаданий молний происходит в дубы, 24 - в тополя, 10 - в ели, 6 - в сосны, а меньше всего - около 1% - в липы, клены и березы.

Почувствовав щекотание кожи, а также то, что у вас волосы поднимаются дыбом, знайте, что молния ударит поблизости от вас. Не раздумывая, бросайтесь ничком на землю - это уменьшит риск вашего поражения.

Если вы застигнуты грозой, будучи на велосипеде или мотоцикле, прекратите движение, покиньте их и переждите грозу на расстоянии примерно 30 метров от них.

Если вы едете в машине, оставайтесь в ней. Закройте окна, опустите автомобильную антенну и остановитесь.

Во время грозы не бегайте, не пользуйтесь зонтиком и немедленно отключите сотовый телефон (были случай, когда входящий звонок был причиной попадания молнии).

При встрече с шаровой молнией сохраняйте спокойствие и не двигайтесь. Не приближайтесь к ней, не касайтесь ее чем-либо, не убегайте от нее.

Если на ваших глазах в кого-то ударила молния, не бойтесь до него дотрагиваться. Заряд в теле пострадавшего не остается. У него надо сразу проверить пульс и дыхание, а также принять все меры для восстановления деятельности сердца и легких. Помогает искусственное дыхание рот в рот.

Наукой и практикой опровергнуто общепринятое мнение, что удар молнии непременно смертелен. Наоборот, 80% пострадавших выживают. Но это не значит, что надо быть беспечным. Как говорится, береженого Бог бережет. Соблюдайте вышеуказанные правила, и все будет в порядке.

Любовь Ануфриева, главный специалист отдела предупреждения ЧС ДЧС СКО

Распределение грозовых разрядов по поверхности Земли.

Одновременно на Земле действует около полутора тысяч гроз, средняя интенсивность разрядов оценивается как 46 молний в секунду. По поверхности планеты грозы распределяются неравномерно. Над океаном гроз наблюдается приблизительно в десять раз меньше, чем над континентами. В тропической и субтропической 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 .

Среднегодовое число дней с грозой в некоторых городах России: Архангельск - 16, Мурманск - 5, Санкт-Петербург - 18, Москва - 27, Воронеж - 32, Ростов-на-Дону - 27, Астрахань - 15, Самара - 26, Казань - 23, Екатеринбург - 26, Сыктывкар - 21, Оренбург - 22, Уфа - 29, Омск - 26, Ханты-Мансийск - 17, Томск - 23, Иркутск - 15, Якутск - 14, Петропавловск-Камчатский - 0, Хабаровск - 20, Владивосток - 9.

Стадии развития грозового облака

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 ее 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

Цикл жизни одноячейкового облака.

Одноячейковые кучево-дождевые (Cumulonimbus, Cb) 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.
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 нем 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 суперячейковой 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).

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 кучеводождевые 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.

Погодные явления под грозами

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 нем начинают таять ледяные частицы осадков и испарятся облачные капли. Воздух в нисходящем потоке не только более плотный, чем окружающий воздух, но он несёт ещё и 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 суперячейковых 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.

Примечания

См. также

Мы живем в мире природы, а значит, она с нами тесно повязана, а мы, соответственно, с ней. Природные явления в жизни сопровождают нас очень часто, например гроза.

Что такое гроза? Наука нам говорит, что это природное явление, которое проходит в атмосфере и сопровождается громом и молнией. Осадки разной интенсивности, шквалы и град - все эти явления могут сопровождать грозу. Это одно из природных явлений, которое несет опасность для человека.

Если на небе появились мощные кучево-дождевые облака, то скоро ожидайте грозы. Грозы бывают фронтальные и внутримассовые. Первые образуются, когда проходит теплый или холодный фронт, другие – при местном перегреве воздуха. Грозы зимой почти не бывает. Она проходит весной, летом и осенью, когда тепло. Ее продолжительность может быть около двух часов. Обычно гроза начинается под вечер, но может иногда и начаться утром.

Немного о молнии

Ученые давно исследовали, что такое гроза. Молния – вот еще один фактор, который возникает при грозах. Резкая вспышка на небе во время грозы. Кто не видел такого явления? Это тоже явление природы, которое возникает вследствие искрового разряда электростатического заряда облака. Разность электрических потенциалов, может быть несколько миллионов вольт, между частицами облака или двумя разными облаками приводит к появлению молнии. От двух до пятидесяти километров могут располагаться облака от земли, и от этой длины зависит и длина молнии. Тридцать тысяч градусов – такая температура в канале молнии. Если она попадает в какие-то предметы, то может их расщепить или поджечь. Около трех тысяч человек в мире каждый год погибают от молнии. Разряд выбирает наименьшее электрическое сопротивление, а это значит, что, скорее всего, он попадет в тонкое и высокое дерево. Поэтому, рекомендуется ставить громоотводы. Эти явления природы изучали много ученых, в том числе и М. В. Ломоносов.

Существуют правила поведения при грозе и молнии. Эти правила обязательно нужно исполнять, потому, что при молнии есть всегда угроза жизни. В истории есть немало случаев, когда молния попадала в корабли и самолеты, нанося, при этом большой ущерб технике и забирала из жизни людей.

Различные природные явления постоянно сопровождают человека, и одним из них является гроза. Это уникальное буйство стихий, которое устрашает и завораживает. Как образуется гроза, мало кто знает, так же как и правила безопасности во время проявления стихии. А ведь синоптики заблаговременно пытаются установить грозовую мощь, и не случайно.

Что это такое

Откуда берется гроза и что это за явление? Гроза представляет собой разновидность осадков, при которых в облаках, над ними и под ними формируются электрические разряды, т. е. молнии. Частыми спутниками грозы становятся град, сильные ветры, ливневые дожди. В одно и то же время на планете фиксируется свыше тысячи гроз разной силы. Большая часть из них отмечается над материками, а самое большое количество - в тропических широтах, на экваторе. Мощь стихии определяется расположением региона, где фиксируется явление. Самые опасные грозы проявляются в горной местности.

Особенности грозы

А как образуется гроза, в какое время года? Это природное явление обычно возникает в теплое время года. Причем ее мощь напрямую зависит от расположения Солнца. В средних широтах самые сильные грозы фиксируются после полудня. Главными их предвестниками являются кучево-дождевые облака, слабый ветер. Эти облака легко отличить от других по темному цвету и характерной форме: они вытянуты по вертикали, верхняя часть завершается верхушкой в форме наковальни.

Образование грозовых туч

Так откуда появляется гроза, из каких облаков и как они формируются? Мы видим грозу, только если в небе все сложится «удачно», а именно будут созданы условия для формирования грозовых облаков из кучевых.

Изначально кучевые облака проходят стадию зрелости, во время которой происходит развитие тучи. Затем наступает стадия распада, при которой выпадают осадки, наблюдаются электрические разряды.

Чтобы сформировались грозовые тучи, необходимо наличие восходящих потоков влаги, причем в огромном количестве. Такое возможно, только если туча формируется возле водоема, в горной местности. Поднимаясь с поверхности земли, воздушные массы устремляются вверх, начинают образовываться облака. В результате этого процесса могут быть сформированы четыре типа туч:

1. Одноячейковые. Такие облака почти незаметны.
2. Многоячейковые кластерные. Почти каждый раз, как происходит гроза, учеными фиксируется формирование именно этого типа туч. Природные явления, происходящие с образованием многоячейковых облаков, имеют небольшую силу.
3. Линейные многоячейковые. При этом виде облаков наблюдается сильный порывистый ветер, который сопровождает грозу. Однако само явление грозы не особо опасно и не сильное.
4. Суперъячейковые. Такие тучи считаются самыми сильными, опасными. Их отличие от других видов в том, что они способны вращать воздух вокруг масс, из-за чего формируются торнадо.

В зависимости от того, как образуется гроза, ее относят к внутримассовому или фронтальному типу. В последнем случае явление возникает из-за появления теплого или холодного фронта, а в первом - наблюдается перегрев атмосферы. Независимо от типа грозы, это явление длится недолго, около получаса, хотя грозовое облако может растянуться на десятки километров в горизонтальном направлении, а в вертикальном - до двадцати километров. При больших размерах туч гроза может длиться часами.

Отличие молнии и грозы

Молния - это красивое природное явление, одно из проявлений грозы, возникающее в результате заряда льдинок или капелек воды в туче разными зарядами. Когда наэлектризованных частиц в облаке становится много, и они подходят друг к другу близко, возникает их разряжение с выделением огромного количества энергии. Ударная волна сопровождается звуком в виде грома. Гроза - это и молния, и гром, и дождь, и другие проявления стихии, а молния - это всего лишь электрический разряд, возникающий при прохождении накопленного напряжения через узкие коридоры между положительно и отрицательно заряженными частицами тучи.

Опасность грозы

Ученые не случайно следят за состоянием и формированием облаков. После того, как образуется гроза, они оценивают ее потенциал. И если он окажется огромным, то они предупреждают население о возможной опасности.

Опасность грозы заключается в электрических разрядах, ветре, виде осадков. Среди всего этого проявления самыми опасными считаются шквальные ветры, торнадо и молнии. Если электроразряд попадет в человека, то это может привести не только к серьезным увечьям, но и к смерти. При попадании в здания, молнии могут вызвать пожары.

Зная, когда и как появляется гроза, ученые могут предсказать силу ветра, ведь шквальные потоки воздуха способны вызывать разрушения всего, что достигнуто человеком, наносить непоправимый урон природе, валить деревья. Иногда во время грозы возникает торнадо - сильные вихри воздушных потоков, где скорость воздуха может достигать сотни километров в секунду. Такие природные явления способны наносить колоссальный урон.

Гроза, будь осторожен

Во время проявления стихии людям следует проявлять осторожность. Это позволит не только сохранить жизнь, но и избежать негативного проявления грозы. Во время ненастья следует выключить все электроприборы, причем обесточив их полностью (выключаем вилку из розеток). Если вдруг молния попадет в электропровода, то она вызовет сильнейший скачок напряжения с силой до 300 000 ампер.

Заметив, как появилась гроза, стоит сразу же закрыть все окна, форточки, двери. Нельзя стоять рядом с открытым окном. Если явление настигло на улице, то стоит незамедлительно зайти в помещение. Нельзя прятаться под деревьями, находиться вблизи линий электропередач, держать в руках металлические предметы. При нахождении в трамвае и другом общественном транспорте не стоит держаться за металлические поручни. Нельзя парковаться на машине возле деревьев и рядом со столбами линий электропередач.

Если гроза застала в лесу, то стоит как можно быстрее выйти на опушку или участок, где нет деревьев. Все металлические предметы необходимо убрать как можно дальше от себя. Если вдруг нет возможности стать на опушке, то лучше всего найти какое-нибудь низкое дерево или куст. Во время грозы лучше всего сесть на землю или лечь, что позволит снизить последствия попадания молнии. Избежать удара молнией можно, если укрыться от стихии в низменности или какой-нибудь яме.

Не стоит забывать во время грозы про сильный ветер. Он способен не только вызывать сильнейшие разрушения, но и стать причиной получения увечья, а иногда привести к смертельному исходу. В некоторых районах Земли грозы часто сопровождаются торнадо. В той местности, где такое явление часто, люди строят специальные убежища, в которых они прячутся во время торнадо.

После грозы

Во время электрических разрядов стратосфера насыщается озоном. Из-за него воздух после грозы свежий, легкий, со специфическим запахом. Им легко и приятно дышать, но мало кто знает, что такой воздух опасен, ведь он перенасыщен озоном, опасным для дыхательной системы веществом.

Что такое гроза? Насколько опасна эта стихия и какие последствия грозят человеку при попадании электрического разряда молнии в его тело? Вопросы вроде бы несложные. Все знают, что это опасно, однако нелишним будет поговорить о природе данного явления и уяснить, как себя вести в разных ситуациях.

Что такое гроза: определение

Каждый день на планете молнии сверкают более чем в 1500 мест. Многие люди боятся, услышав вдалеке гром. Некоторые так до конца и не понимают, почему слышат этот звук, какова его причина, как образуется молния. Что такое гроза? Во время проявления этой стихии наблюдаются дождь, шквальный ветер, сверкают молнии, гремит гром. Гроза - это неотъемлемая часть природных явлений. И о ней принято говорить как о собирательном процессе.

В то же время молния возможна и без грозы. Но гром обязательно сопровождает это явление. Он становится следствием электрического разряда и является, по сути, колебанием воздуха. Во время разряда молнии атмосфера вокруг заряженных частиц сильно разогревается, происходит резкое и быстрое повышение давления в определенном месте. Этот процесс сопровождается звуковым эффектом, напоминающим взрыв. Затем воздушная масса остывает, снова слышится грохот. Эхо многократно отражается от облаков и земли. В результате человек слышит звук грома.

Под молнией понимают сильный разряд электричества между двумя объектами с разными потенциалами. Это могут грозовые облака, тогда процесс проходит высоко в атмосфере. Другой вариант, когда разряд происходит в землю. Принято считать, что средняя длина молнии составляет 2,5 км. Ученые выделяют три их типа: линейную, шаровую и расплывчатую.

Причины

Что такое гроза и молния? Чтобы стихия проявила свою силу, должны сложиться определенные обстоятельства. Электризация облаков способствует появлению молнии. Не каждое облако имеет достаточный потенциал для пробоя слоя атмосферы в воздухе или в сторону земной поверхности. Грозовым облако становится, когда его размеры вырастают ввысь до нескольких километров. Нижний край находится у поверхности земли, температура там выше, чем у верхней кромки на высоте трех километров. Там частички воды замерзают.

Воздушные массы постоянно перемещаются. Теплый воздух поднимается вверх, холодный - опускается. Движение и трение частичек способствуют их электризации. Разные части облака получают разный потенциал. Когда он достигает критического значения, достаточного для пробоя слоя атмосферы, электроны устремляются в образовавшийся канал - получается молния. Ток «течет» по пути наименьшего сопротивления. Воздушная среда неоднородная, поэтому видимая нам вспышка и сам светящийся канал имеют ответвления.

Это относится к линейному и расплывчатому разряду. Природа шаровой молнии до конца не раскрыта учеными. Это, по сути, сгусток заряженной энергии с высоким потенциалом. Такой шар может вести себя непредсказуемо в различных условиях окружающей среды. В любом случае такая молния представляет серьезную угрозу для человека.

Последствия

Отвечая на вопрос о том, что такое гроза, не следует акцентировать все внимание лишь на опасности высокого разряда молнии. Кроме этого, стихия может причинить и другой вред. Сильный шквалистый ветер в состоянии сбить человека с ног, свалить дерево, повредить линии электропередач, опрокинуть транспортное средство, разрушить здание целиком или частично. Обилие воды при ливне может быстро затопить низменность, а крупный град в состоянии пробивать даже крыши домов. Защититься зонтом во время такой стихии не удастся. Об этом нужно помнить и остерегаться, чтобы не получить травму или увечье.

Но все-таки наибольший вред человеку может причинить именно попадание электрического разряда в его тело. Даже если молния ударит поблизости, последствия воздействия большой силы тока способны отразиться на здоровье. Кратковременная потеря сознания - это далеко не самый худший итог в такой ситуации. Температура в месте воздействия может мгновенно достигать десяти тысяч градусов, а сила тока разряда составляет от десяти до сотни тысяч ампер. Статистические данные таковы, что каждый год от ударов молний гибнет до трех тысяч человек.

Как вести себя во время стихии

Что такое гроза на открытой местности? Верхушки деревьев располагаются ближе к опасному облаку. Значит, если молния ударит в землю в таком месте, первым на себя удар примет именно оно. Прятаться под таким укрытием, тем более если дерево одиноко стоит в поле, не стоит, даже когда идет сильный дождь. Лучше промокнуть, чем получить разряд тока.

Лиственные деревья являются лучшими проводниками тока. Сосна и ель имеют большее сопротивление, они менее подвержены поражению молнией. Стоять в полный рост также не следует. Чем ближе к поверхности земли, тем меньше опасность. Канава или ложбина будут менее опасным местом, чем просто равнина.

При грозе следует находиться на суше. Вода опасна тем, что хорошо проводит электричество. Попадание молнии даже на отдалении скажется на купающемся человеке. Лучше искать убежище в отдалении от водоема. Считается, что разговор по мобильному телефону может спровоцировать попадание молнии.

Если ребенок боится грохота грома и вспышек молнии в ночном небе, взрослым следует объяснить ему суть этих явлений. Нужно дать понять, что это закономерность, и повлиять на природу человек не может. Если ребенок будет знать, как нужно себя вести во время грозы, он будет менее подвержен страху. Ведь пугает неизвестное.

Выбрав подходящий момент, нужно показать ему находящийся поблизости молниеотвод и объяснить, для чего он предназначен. Если такой защиты рядом нет, можно считать подходящим элементом высокий столб, антенну, башню или часть здания.

Отвлечь и успокоить ребенка можно. Например, читая с ним детскую тематическую литературу. Пословицы и загадки о громе и молнии помогут снять напряжение и более спокойно пережидать ненастную погоду во время стихии.