Грозовые явления. Что такое гроза
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.
Многие люди боятся страшного явления природы - грозы. Это обычно происходит, когда солнце закрывается мрачными тучами, гремит жуткий гром и идет сильный дождь.
Конечно, бояться молнии следует, ведь она может даже убить или стать Это известно давно, поэтому и придумали различные средства для защиты от молний и грома (например, металлические шесты).
Что же происходит там наверху и откуда берется гром? И молния как возникает?
Грозовые тучи
Обычно огромные. По высоте они достигают нескольких километров. Визуально не видно, как внутри этих гремучих туч все бурлит и кипит. Это воздуха, включающие в себя капельки воды, с большой скоростью перемещаются снизу вверх и наоборот.
Самая верхняя часть этих туч по температуре достигает -40 градусов, и капли воды, попадающие в эту часть тучи, замерзают.
О происхождении грозовых туч
Прежде чем мы узнаем, откуда берется гром и молния как возникает, вкратце опишем, как формируются грозовые тучи.
Большая часть этих явлений происходит не над водной гладью планеты, а над континентами. Кроме того, грозовые облака интенсивно формируются над континентами тропических широт, где у поверхности земли воздух (в отличие от воздуха над водной поверхностью) сильно прогревается и поднимается быстро вверх.
Обычно на склонах разных возвышенностей образуется подобный прогретого воздуха, который втягивает в себя влажный воздух с обширных площадей земной поверхности и поднимает его вверх.
Таким образом и образуются так называемые кучевые облака, превращающиеся в грозовые облака, описанные чуть выше.
А теперь проясним, что же такое молния, откуда берется она?
Молния и гром
Из тех самых замерзших капель образуются кусочки льда, которые также перемещаются в облаках с огромной скоростью, сталкиваясь, разрушаясь и заряжаясь электричеством. Те льдинки, которые легче и меньше, остаются наверху, а те, что крупнее, - тают, спускаясь вниз, вновь превращаясь в капельки воды.
Таким образом, в грозовой туче возникают два электрических заряда. В верхней части отрицательный, в нижней - положительный. При встрече разных зарядов возникает мощный и происходит молния. Откуда берется она, стало понятно. А дальше что происходит? Вспышка молнии мгновенно разогревает и расширяет вокруг себя воздух. Последний нагревается так сильно, что происходит эффект взрыва. Это и есть гром, пугающий все живое на земле.
Выходит, что все это - проявления Тогда возникает следующий вопрос о том, последнее откуда берётся, причем в таких больших количествах. И куда оно девается?
Ионосфера
Что такое молния, откуда берется она, выяснили. Теперь немного о процессах, сохраняющих заряд Земли.
Ученые выяснили, что заряд Земли в общем невелик и составляет всего лишь 500 000 кулонов (как у 2 автомобильных аккумуляторов). Тогда куда исчезает тот отрицательный заряд, которые переносится молниями ближе к поверхности Земли?
Обычно в ясную погоду Земля потихоньку разряжается (постоянно между ионосферой и поверхностью Земли проходит слабый ток через всю атмосферу). Хоть и воздух считается изолятором, в нем есть небольшая доля ионов, которая позволяет существовать току в объёме всей атмосферы. Благодаря этому, хоть и медленно, но отрицательный заряд переносится с земной поверхности на высоту. Поэтому и объем суммарного заряда Земли всегда сохраняется неизменным.
На сегодня самым распространенным мнением является то, что молния шаровая представляет собой особый вид заряда в форме шара, причем существующий довольно продолжительное время и перемещающийся по непредсказуемой траектории.
Единой теории возникновения этого явления на сегодня нет. Существует много гипотез, но пока ни одна не получила признания в среде ученых.
Обычно, как свидетельствуют очевидцы, возникает в грозу или в шторм. Но имеются и случаи её возникновения и в солнечную погоду. Чаще она порождается обычной молнией, иногда возникает и спускается с облаков, а реже появляется неожиданно в воздухе или даже может выйти из какого-то предмета (столб, дерево).
Некоторые интересные факты
Откуда берется гроза и молния, мы выяснили. Теперь немного о любопытных фактах, касающихся вышеописанных природных явлений.
1. Ежегодно Земля испытывает приблизительно 25 миллионов вспышек молний.
2. Молния имеет среднюю длину приблизительно в 2,5 км. Есть и разряды, простирающиеся в атмосфере на 20 км.
3. Есть поверье, что молния не может дважды ударить в одно место. В действительности это не так. Результаты анализа (по географической карте) мест ударов молний за предшествующие несколько лет показывают, что молния и несколько раз может ударить в одно и то же место.
Вот и выяснили что такое молния, откуда берется она.
Грозы образуются как следствие сложнейших атмосферных явлений планетарного масштаба.
Каждую секунду на планете Земля происходит примерно 50 вспышек молниий.
Гроза — строгая повелительница облаков! Еще с детства многие с изумлением смотрит на облака. Гроза — грозовые облака и молнии, грозы в нашем материале. Почему бывает гроза летом, почему зимой грозы не бывает? Откуда появляется гроза?
Один 80 — летний мужчина до сих пор помнит, как, будучи маленьким ребенком, не раз лежал на траве и наблюдал за «небесным парадом» облаков. Он вспоминает, что часто задумывался, из чего сделаны облака. Из ваты? А почему все они разные? Одна выглядела как парусник, вторая — как лошадь, поднялся на дыбы. А третья — как огромный замок. Маленький фантазер был в восторге от облаков: они плыли, не останавливаясь меняя формы и размеры. По словам этого человека, он и теперь с удовольствием смотрит, как облака будто играют в чехарду» на небе. Может, и вам приятна эта нехитрая забава.
Кучевые и грозовые облака
Однако больше всего нас поражают и внушают страх облака умеющие «говорить».
Их называют кучевыми, либо грозовыми. Эти темные и зловещие тучи, несущие грозу, могут подниматься на высоту 16, а то и больше километров. Вырастая, они вспыхивают молниями и прерывисто грохочут — предвещают грозу.
Ночью случается игра света в звуковом сопровождении. С этим увлекательным зрелищем не сравнятся никакие фейерверки, устроенные людьми.
Поднимается ветер, идет дождь и град, облако проносится дальше, а жаждой землю освежает бодрящий аромат чистого дождя.
Гроза — грозовые облака и молнии
Почему бывает гроза
В наше время человек может увидеть планету Земля из космоса. Оттуда видно, что большая ее часть покрыта ковром облаков. Как написал Фред Гепгут, «половину земного шара, именно 250 миллионов квадратных километров, покрвают [ облака ] — плоские, шаровидные, кучевые, перистые, кружевные, пушистые, различной прозрачности и плотности, они цветут, разносятся, плывут и тают по всему миру».
В этом множестве облаков и возникают грозы. Ежегодно на земле происходит до 15 миллионов гроз, а примерно 2000 бывают ежечасно. Грозовые облака образуются, когда густой холодный воздух поднимается над влажным и более разреженным.
Жара, атмосферный фронт, повышение рельефа — все эти факторы способствуют тому, что теплый влажный воздух начинает подниматься сквозь холодный. Возникают воздушные потоки, а тепловая энергия, содержащаяся в них, и водяной пар образуют ветер и электрическую энергию.
В основном атмосферные условия, необходимые для возникновения грозы, случаются в нижних широтах. Это объясняет тот факт, что грозы чаще всего происходят в Южной Америке и Африке, а Центральную Африку и Индонезию долгое время считают территориями интенсивной грозовой деятельности в мире. В Кампале (Уганда) зарегистрировано рекордное количество грозовых дней — 242 в год. Впрочем, грозы бывают и во многих других частях земли.
Откуда берутся молнии
Все хорошо знают два признака грозы — гром и молнию. А что же вызывает такие увлекательные и грозные явления? Молния — это просто разряд, который возникает тогда, когда разность электрических зарядов двух поверхностей настолько велика, что преодолевает изоляцию, создаваемую воздухом.
Вспышка может случиться внутри облака, между облаками или между облаками и землей. Молния моментально разогревает воздух до удивительно высоких температур — 30000 градусов Цельсия в момент разряда искры.
Какие бывают молнии в грозу
Молнии бывают ракетообразные, линейными и плоскими. Разряд ракетообразных молний проходит по единственному каналу, который четко выделяется на фоне неба. Если канал раздваивается или разветвляется, то это — линейная молния. Когда вспышка происходит на поверхности облаков или мерцающе светится, то молнию называют плоской. Авторитетные исследователи пишут, что большинство молний, которые мы видим, проходят между облаком и землей.
Молнии вредят живому: наносят ранения людям и животным и вызывают даже смерть. Наибольшую опасность молнии составляют на пляжах, открытых площадках и в сельской местности под открытым небом — там, где люди не защищены от электрического заряда.
Однако из тех, кого ударила молния, умирает только примерно 30 процентов, и количество серьезных ранений можно уменьшить, если вовремя оказать первую помощь. Однако вопреки общераспространенному поверью молния может неоднократно ударять в то же самое место!
Удары молнии вызывают много пожаров, которые иногда охватывают огромные территории. Примерно 10 процентов пожаров в США возникли от молнии. В результате в огне погибло более 35 процентов леса и необработанных земель этой страны.
Польза грозы для природы
Однако удары молнии приносят и пользу. Например, для леса их влияние благотворное с нескольких точек зрения. Если пожары от молний несильные, то они прореживают молодняк. Этим уменьшается риск большого, опаснейшого пожара, когда огонь достигает верхушек деревьев.
Кроме того, благодаря молнии меняет свое состояние газообразный азот, которого растения не усваивают в виде газа. Молния превращает этот газ на составляющие азота, необходимые для образования ткани растений и развития семян, из которого животные получают протеин.
Подсчитано, что молнии производят от 30 до 50 процентов оксида азота, который попадает на землю с осадками, и таким образом в мире ежегодно создается 30 миллионов тонн нелетучего азота.
Самая большая польза от грозы
Гроза несет с собой огромное количество воды. Дождь очень обильный и кратковременный потому, что мощные восходящие потоки в случае сильной грозы некоторое время удерживают большое количество влаги, а затем вдруг обрушивают запасы воды на землю.
Подсчитано, что при таком дожде, количество осадков достигает 20 сантиметров в час. Конечно, есть и негативные последствия таких сильных осадков.
Когда гроза продвигается медленно, большинство осадков приходится на относительно небольшую территорию, и это может привести к наводнению. При такой грозе, избыток воды на поверхности вызывает переполнение больших и малых рек. По подсчетам, в Соединенных Штатах Америки примерно треть убытков от наводнения вызвала гроза.
Однако грозы с дождем очень полезны. Большое количество воды впитывается в почву и пополняет естественные и искусственные водохранилища. Как показывают исследования, в местностях, где грозовые дожди являются жизненно важными, грозы приносят от 50 до 70 процентов всех осадков.
Град в грозу откуда берется
Грозы наносят большой вред, когда их сопровождает сильный град. Град образуется из дождевых капелек: они замерзают, а затем растут в объеме, попадая то в восходящие, то в нисходящие потоки воздуха. Известны случаи, когда градины были чудовищных размеров и веса.
По сообщениям, в 1925 году в Германии упала градина размерами 26 на 14 на 12 сантиметров. Она весила более 2 кг. Одну из крупнейших градин, которые случались в Соединенных Штатах Америки, нашли 1970 году в штате Канзас. Ее окружность составляла 44 сантиметра, а весила она 776 граммов. Градина таких размеров, падая с высоты облаков, может убить человека.
К счастью, градины обычно значительно меньше и чаще вызывают неудобства, а не смерть. Кроме того, благодаря определенным свойствам грозовых облаков, которые несут град, от града страдают относительно небольшие территории. Однако потери мирового урожая, вызванные градом, измеряются сотнями миллионов долларов ежегодно.
Гроза и смерч
Наверное, самым опасным следствием гроз является смерч. Вообще все смерчи связаны с грозами, но не все грозы сопровождаются смерчами. Смерч представляет собой узкий столб воздуха, средний диаметр которого примерно несколько сотен метров, он чрезвычайно сильно вращается и простирается от грозового облака до земли.
Скорость ветра внутри мощных смерчей порой достигает более 400 или 500 километров в час. Объединенные силы мощного вихря и восходящего потока воздуха в центре столба разрушают дома и бросают смертоносные осколки. Смерчи бывают во многих странах мира.
Менее зрелищными, но все же потенциально опасны ветры, которые дуют по прямой и взаимодействуют с нисходящими потоками и микропрорывами масс воздуха. Нисходящие потоки могут образовать разрушительные ветры близко от земли или на ее поверхности, скорость которых достигает 150 километров в час. Микропрорывы интенсивные и имеют скорость примерно 200 километров в час.
Несомненно, к грозе нельзя относиться легкомысленно, надо осознавать ее опасность. Гроза — это лишь одно из чудес творения, о котором мы еще имеем много узнать.
Как защититься от грозы
Защитные меры от молнии
Как защитится от грозы под открытым небом
Спрячьтесь в автомобиль с прочной крышей или в дом; держитесь как можно дальше от малых зданий, тентов, сделанных из ткани, и от единичных или небольших групп деревьев.
Если негде спрятаться, сядьте на землю (отдельно от других), лучше в каком-то углублении, ноги сожмите и поснимайте металлические предметы с головы и тела. Не ложитесь, но следите за тем, чтобы не быть выше окружающих предметов.
Если волосы поднимается вверх или слышен гул от предметов, что вблизи, например камней или заборов, немедленно найдите другой тайник.
Не включайте воздушных змеев и кордовых авиамоделей.
На открытом месте не беритесь за длинные или металлические предметы, например удочки, зонты и кии для гольфа.
Не прикасайтесь и не подходите к металлическим сооружениям, проволочным заборам или линиям связи, покрытых металлом.
Нельзя ехать верхом, а также на велосипеде или в открытом автомобиле.
Если вы в автомобиле, замедлите движение или поставьте машину подальше от таких высоких объектов, как деревья и линии электропередач. Не выходите из автомобилей и прицепов, которые крепкая крыша, но не касайтесь металлических деталей и не опирайтесь на них.
Если вы плывете или заниматься серфингом, немедленно выйдите из воды и сокройтесь.
Если вы в лодке, скорее выйдите на берег. Когда это опасно, попробуйте спрятаться под высокую постройку, например, городов или пристань. В воде обязательно заземлите мачту и штаги.
Как защититься от грозы в помещении
Не прикасайтесь к окнам, электроприборам, трубам и другим металлическим устройствам.
Не говорите в это время по телефону. Если возникла неотложная потребность в телефонном разговоре, она должна быть как можно короче.
Прежде чем гроза дойдет до вашего местонахождения, выключите радио и телевизоры и отсоедините от них антенну, установленную наруже. Выключите компьютерные модемы. Держитесь подальше от электроприборов.
Гроза полезна для природы, будьте осторожны во время грозы!
Видео смотрим — Гроза — грозовые облака и молнии, град в Ярославле:
Энергия, заключенная в обыкновенном грозовом облаке, равна силе термоядерной мегатонной бомбы.
Гроза - атмосферное явление, при котором в кучевых облаках, находящихся на высоте 7 - 15 км и состоящих из смеси капель и кристаллов, возникают многократные искровые электрические разряды - молнии, сопровождающиеся громом, ливнями, градом и усилением ветра.
Объем грозового облака достигает от сотен до нескольких тысяч км3. Масса водно-ледяных частиц при этом объеме - 106 - 107 т. Потенциальная энергия грозового облака составляет от 1013 до 1014 Дж и равна энергии термоядерной мегатонной бомбы. Электрические заряды, питающие молнии, содержат в себе от 10 до 100 К, а электрические токи, создающие эти заряды, от 10 до 100 А. Напряженность электрического поля внутри облака - 105 В/м.
Молнии, обычно линейные, длиной несколько километров, диаметром десятки сантиметров, относятся к безэлектродным разрядам, так как зарождаются в скоплении заряженных частиц, преобразуя электрическую энергию в тепловую. Особый вид молнии - шаровая. Это светящийся шар диаметром от 10 - 20 см и более, состоящий из неравновесной плазмы, появляющийся после удара линейной.
Гром - звуковое явление, вызванное колебаниями воздуха при повышении давления на пути молнии.
Град - вид осадков, состоящий из сферических частиц льда размером от 5 до 55 мм. В 1 мин. на 1 м2 земной поверхности падает от 500 до 1 000 градин плотностью 0,5 - 0,9 г/см2. Продолжительность выпадания чаще составляет 5 - 10 мин., реже - 60.
На просторах воздушного океана очень часто разыгрываются бурные и грозные явления, порождающие у людей страх еще с самых древних времен. Одно из таких явлений недаром носит название "гроза" . Человек потратил много веков, чтобы разгадать тайну этого грозного явления природы.
Гроза - атмосферное явление, при котором в мощных кучево-дождевых облаках и между облаками и землёй возникают сильные электрические разряды - молнии, сопровождающиеся громом. Как правило, при грозе выпадают интенсивные ливневые осадки, нередко град и наблюдается усиление ветра, часто до шквала.
Средняя продолжительность ливневого дождя - 25 мин., в основном, сильный дождь продолжается от 5-15 мин., затем его интенсивность ослабевает, причем гораздо медленнее, чем нарастает в начале его выпадения.
По условиям развития грозы разделяются: на внутримассовые и фронтальные. Внутримассовые грозы над материком возникают в результате местного прогревания воздуха от земной поверхности, что приводит к развитию в нём восходящих токов местной конвекции и к образованию мощных кучево-дождевых облаков. Поэтому внутримассовые грозы над сушей развиваются преимущественно в послеполуденные часы. Над морями наиболее благоприятные условия для развития конвекции наблюдаются в ночные часы, и максимум в суточном ходе приходится на 4-5 часов утра.
Фронтальные грозы возникают на фронтальных разделах, т. е. на границах между тёплыми и холодными воздушными массами и не имеют регулярного суточного хода. Над материками умеренного пояса они наиболее часты и интенсивны летом, в засушливых районах - весной и осенью. Зимние грозы возникают в исключительных случаях - при прохождении особенно резких холодных фронтов. Вообще зимняя гроза- явление очень редкое, но все же бывает. Жители г.Владивостока могли наблюдать грозу 1 января 1999 г.
Грозы на Земле распределены весьма неравномерно: в Арктике они возникают раз в несколько лет, в умеренном поясе в каждом отдельном пункте бывает несколько десятков дней с грозами. Тропики и экваториальная область являются самыми грозоопасными районами Земли, и получили название "пояс вечных гроз". Есть у них свой "полюс" - район Бютензорга на острове Ява: здесь грозы буйствуют 322 дня в году. В пустыне Сахара гроз вообще почти не бывает.
В Приморском крае сезон гроз начинается со второй половины мая и продолжается до октября. Распределение количества гроз в течение сезона по территории края неравномерно, так максимум грозовой деятельности в континентальных районах приходится на первую половину лета, а для прибрежных районов - июнь, сентябрь, что объясняется максимальным числом вторжений холодных воздушных масс с Охотского моря. Во Владивостока в июне и в сентябре отмечается 6-7 дней с грозами, а в остальные месяцы грозового сезона 1-2 дня.
Самые продолжительные грозы (июнь - июль) наблюдаются в западных районах края 7-11 часов, горных районах - 3-4 часа. В августе в континентальных районах грозовая деятельность ослабевает (1-3 раз в месяц).
В континентальных районах Приморья отмечается обычный суточный ход гроз. Максимум их наступает между 15-18 часами, минимум - между 6-12 часами. Суточный ход гроз в прибрежных районах более сложный, т.к. он определяется взаимоотношением суши и моря, так максимум наблюдается между 18-21 часами, минимум - между 6-12 часами. Во Владивостоке отмечается наличие двух максимумов: один между 15-17 часами, другой - в 23-24 часа.
В легендах и мифологических сказаниях всех народов мира присутствует такое таинственное и величественное природное явления как гроза. Неистовство природы всегда пугало и восхищало человека своей колоссальной силой и дикой неконтролируемой красотой.
Воспевалось это смешение влаги, силы ветра и электричества также в литературных произведениях гениальных поэтов, писателей и художников. Но что же представляется собой это восхитительное событие?
Научное обоснование грозовых явлений
Современными метеорологами под грозой понимается природная активность, при которой возникают электрические разряды, именуемые молниями, а также наблюдаются звуковые раскаты.
Ненастье сопровождается значительной силы ветром, чаще всего выпадают осадки.
Ученые выяснили, что более всего распространены такие явления над континентами, а вот мировой океан подвергается этому погодному чуду в десять раз реже.
Грозы образуются в кучевых облаках, имеющих сравнительно небольшую высоту. Основание таких облаков выглядит темным свинцовым полотном. Иногда облако может сочетать в себе различные оттенки, вплоть до желтоватых, что объясняется учеными как проявление различной плотности облачного слоя. По краям такие тучи имеют ярко белое, даже блестяще отсвечивание.
Причинами грозовых явлений, по данным метеорологов, становится различное атмосферное давление и уровень абсолютной и относительной влажности, а также воздушные вихревые потоки. Нисходящие потоки могут проявляться на земле порывами шквального ветра, который может быть различной силы.
Повышенная опасность грозы заключается в частом проявлении электрических разрядов, нередко соединяющихся с поверхностью земли и высокими предметами. Сила таких разрядов способна воспламенить или оплавить даже самые негорючие материалы, а также вывести из строя оборудование.
Молния может быть представлена обычной формой и шаровой ее разновидностью. Менее всего изучены шаровые молнии, образование которых сложно воспроизвести, а за развитием ситуации практически невозможно следить. Поведение такой молнии непредсказуемо, а период ее существования в пространстве намного превышает время существования линейного разряда.
Мифологическое отображение гроз
Древние народы всего мира обожествляли такое величественное и пугающее явление как . Во всех стадиях язычества встречаются у народностей свои боги-громовержцы и покровители ветров и раскатов грома. Как правило, это свирепые и сильные боги, отражающие характер стихийного явления.
Например, славяне, предпочитавшие бояться, нежели как греки восхищаться своими богами, имели сразу несколько покровителей: Перуна, Стрибога, Сварожича и прочих. Их изображения были поистине пугающими и характеризовали панический страх людей прошлого перед силами природы.
Греческим воплощением грозы, стал великий Зевс, оружием которого были молнии. Признание громовержца самым великим среди олимпийских обитателей указывает на тот факт, что грозы были самым опасным и непредсказуемым явлением для Древней Греции. Грозу греки считали выражением божьим и поклонялись ее красоте и силе. Приобщен к неистовству стихии был и бог-кузнец Гефест.
Высшим почтением пользовался и громовержец Юпитер у древних римлян. Они также благоговели и трепетали пред лицом ужасающей грозы, отдавая ей место самого мощного и страшного среди необъяснимых явлений.
Скандинавские народы также питали особое уважение к Тору, управлявшему громом и молниями.
Народы всего мира наделяли своих могущественных покровителей силой управлять грозами, так как считали данное природное явление самым опасным. Не понимая его истинных причин, люди испытывали панический страх перед непредсказуемой, карающей стихией. Ацтеки приносили жертвы, чтобы задобрить разбушевавшихся богов. Впрочем, жертвоприношением «грешили» не только жители Южной Америки, этот обряд в той или иной степени присутствовал у всех народов мира.
Гроза в искусстве
Нашла свое отражение необузданная стихия и в произведениях искусства.
Художники не просто поклонялись мощи и силе грозы, но и воспевали ее дикую красоту. Разгул бушующей природы отобразили на своих полотнах Н. Крымов, С. Сухово-Кобылина, Васильев и прочие.
Описания неистовства стихии есть в таких известных литературных произведениях как , одноименном творении Набокова. Тематика грозовых явлений затронута в стихах Тютчева, Фета, Лермонтова и Пушкина.
Не менее, эффектным и мощным стало отображение непередаваемого трепета перед величественной стихией в музыке. Покоряет и завораживает своим звучанием опера Б. Асафьева. Не уступают в искусности звуковых сочетаний и глубине тематики одноименные оперы Дзержинского, Кашперова и, конечно, Трамбицкого.
Современное искусство отражает грозу в экранизациях классических творений известных писателей и поэтов. Кроме того, сегодня режиссеры одаривают своих зрителей фантастическими фильмами, в которых красочно описывается природное негодование. Детские супергерои наделяются умением отражать или управлять молниями и громовыми раскатами, а также вызывать смерчи и ураганы.
Таким образом, сегодня люди также восхищаются силой и величием погодных явлений, несмотря на то, что давно изучили их природу.
Опасность грозы
Разразившееся ненастье уже давно никого не удивляет, мы воспринимаем случившееся как факт и стараемся укрыться от непогоды. К большому сожалению, удается это не всем, поэтому ежегодно статистика приводит печальные сведения о жертвах грозы.
Бешеная и неуправляемая сила природной стихии является одним из самых опасных факторов для человека, поэтому, любуясь завораживающей красотой и воспевая могущество, не стоит забывать и о жестокости грома, молнии и ветра.
Удивительное явление опасно, прежде всего, тем, что оно непредсказуемо. Если синоптики с некоей долей вероятности и могут дать прогноз о возникновении грозового фронта, то определить даже приблизительно, в какое место придется удар молнии на современном этапе невозможно. Не могут также защитить нас ученые и от шаровых молний.
Единственным спасением для человека остаются громоотводы и заземленные предметы, а также нехитрые правила поведения при непогоде.
