Как возникает гроза

Любая гроза начинается с облака. Его формируют тёплые воздушные потоки, поднимающие с Земли водяной пар, который образуется вследствие испарения воды из рек, озёр, морей, океанов. Поднявшись над Землёй, пар охлаждается: чем выше, тем температура окружающей среды ниже. Сначала пар конденсируется в капельки жидкости, затем образуются кусочки льда, которые и выпадают в виде осадков.

Механизмы зарождения молнии в облаке изучены не до конца, однако есть общепринятая концепция электризации грозового облака. Заряд накапливается в центре облака, где воздух быстро устремляется вверх (восходящий поток). Из-за низких температур там образуется смесь капель воды, кусочков льда и мягкого града.

Восходящий поток воздуха поднимает капли воды и кусочки льда вверх, а более тяжёлые и плотные градины падают вниз. При столкновении более массивные градины забирают электрон с поверхности льдинок, в результате чего верхняя часть облака, куда стремятся кусочки льда, приобретает положительный заряд, а нижняя, куда падают градины, — отрицательный. Между разноимённо заряженными областями возникает напряжение, создавая электрическое поле. Это приводит к движению заряженных частиц и, как следствие, к появлению электрического тока. Ток может возникнуть как между разноимённо заряженными частями облаков, так и между облаком и объектом на поверхности Земли. Такой ток и называется молнией, яркую вспышку которой мы наблюдаем при грозе.

Грозовое облако площадью 100 км² и толщиной 5 км обладает энергией, сравнимой с энергией атомной бомбы. Она вырабатывается в результате превращения водяного пара в дождевые капли, конденсирующиеся в облако.

Ток нагревает воздух до 30 000°С — локальное давление повышается, расширяя и взрывая газ. Звук взрывающегося газа и есть гром. Наверное, вы замечали, что он всегда «отстаёт» от молнии. Происходит это потому, что скорость света выше скорости звука.

Чем дальше гроза, тем больше разница во времени между молнией и раскатом грома.

Грозы

Грозы — это яркое атмосферное явление. Одновременно на земном шаре происходит до 1800 гроз. В умеренных широтах они бывают 10-15 раз в год, у экватора на суше от 80 до 160 дней являются грозовыми, над океанами они происходят реже. Грозы обычно возникают на атмосферных фронтах, когда происходит наплыв холодных воздушных масс, вытесняющих теплые. Очень редко грозы образуются в результате местного прогревания воздуха.

Начинается гроза с воздушного столба, образующего высокое белое облако, которое быстро набухает. Грозовые облака — великаны, их толщина достигает 10 км. Внизу это грозовое облако плоское, оно всегда раздается вверх и в стороны. Когда верхняя его граница достигает стратосферы, облако как бы сплющивается и принимает форму наковальни. Поднимается ураганный ветер, иногда в передней части облаков может возникнуть шквал — резкое усиление ветра, происходящее внезапно. Грозовые шквалы способны вызвать сильные разрушения. Известны случаи, когда они переворачивали железнодорожные вагоны весом 16 тонн. Наиболее сильные грозы со шквалами бывают в теплое время года.

Часто грозы сопровождаются молниями. Молния — это электрический разряд большой мощности. В облаках происходит трение молекул, в результате чего возникает электрическое напряжение. Температура молнии достигает 30000°С. Она так сильно разогревает окружающий воздух, что он стремительно расширяется и с грохотом преодолевает звуковой барьер. Грохот этот доходит до нас, и мы говорим: гремит гром.

Вспышка молнии распространяется в воздушной среде со скоростью света, так что мы видим ее практически в то же мгновение, когда происходит разряд, а грохот расширяющегося воздуха пролетает километр примерно за три секунды. Если молния и гром следуют один за другим сразу же, то можно с уверенностью сказать, что гроза где-то рядом, а если вспышка молнии опережает раскаты грома, то гроза находится на каком-либо расстоянии.

Чем дальше гроза, тем дольше не гремит гром после молнии. Вспышки невидимых и неслышимых молний при отдаленной грозе, освещающих изнутри облака, называются зарницами. Иногда наблюдаются шаровые молнии — ослепительные, искристые, огненные шары. Они плывут над землей с потоками воздуха и, случается, втягиваются сквозняком в дома, взрываются внутри зданий. Природа их окончательно еще не выяснена.

В грозу необходимо соблюдать следующие меры безопасности:

• опасно оставаться на открытом пространстве и нельзя прятаться под одиноко стоящим деревом, так как молния бьет в самую высокую точку на местности;
• опасно находиться вблизи металлических труб и оград;
• не рекомендуется купаться во время грозы, опасно находиться в лодке;
• в небольшом доме надо держаться подальше от окон, печи.

Наблюдения со спутников Земли позволили установить, что в Тихом океане вблизи Японских островов находится самое богатое грозами место на земном шаре. Неожиданным для ученых оказалось не то, что грозы гремят там чаще обычного, а то, что в этом районе зарегистрированы самые мощные сверхмолнии. Подобное явление — большая редкость в природе.

Что наука знает о грозе

Источник: http://www.gazeta.ru/science/2015/07/27_a_7659085.shtml

Как образуются грозовые облака, где на Земле чаще всего искрит молния и кого молнии убивают чаще всего — после ночной и утренней грозы в Москве и области отдел науки «Газеты.Ru» рассказывает, что современная наука знает о грозе.

Романтикам, тем, кто любит грозу в начале мая или любого другого месяца, уместно было бы вспомнить, что гроза не только очищает атмосферу и озонирует окружающую действительность, но и может быть разрушителем и даже убийцей. Хотя с научной точки зрения это всего лишь более или менее хорошо изученное природное явление, определяемое как электрические разряды в мощных кучево-дождевых облаках, сопровождаемые вспышкой света (молнией) и резкими звуковыми раскатами (громом).

Молния — гигантская искра

Грозы имеют свою классификацию. Ученые разделяют их на одноячеечные, многоячеечные линейные, многоячеечные кластерные и — самые опасные — сверхмногоячеечные. Возникающие во время гроз молнии особенной классификации не имеют (если не брать в расчет таинственные шаровые молнии), однако сам процесс возникновения этих электрических разрядов и их параметры тоже изучены, казалось бы, достаточно хорошо.

Фактически молния — это просто гигантская искра, возникающая либо внутри наэлектризованного грозового облака, либо между ним и Землей. Длина этой искры достигает порой 10–20 км, ток, протекающий внутри ее канала, исчисляется десятками и сотнями килоампер, а напряжение, вызывающее разряд, достигает десятков миллионов вольт. На больших высотах молнии даже способны вызывать термоядерные вспышки, за которыми следят специальные спутники.

Кто заряжает облака: лед или космос?

При всей кажущейся простоте процесса у исследователей к молниям остается еще много вопросов. Например, не совсем ясен механизм образования грозовых облаков и возникновения молниевых разрядов. Существует множество версий, отвечающих на эти вопросы, ни одна из них не лишена недостатков, но в основном исследователи сходятся в том, что главную роль здесь играет конвекция — перемещение воздушных масс. Очень распространены, например, версии, объясняющие электризацию облака мелкими льдинками, находящимися внутри него, быстро перемещающимися, сталкивающимися между собой и с водяными каплями и, соответственно, наэлектризовывающими друг друга.

Но ни одна из существующих версий не объясняет, каким образом грозовое облако растет и каким образом образуются молниевые разряды.

Возможно, ответ на эти вопросы лежит в теории, предложенной российскими физиками из ФИАН, по которой катализатором молний является космическое излучение. По этой теории, частица космического излучения, сталкиваясь на околосветовой скорости с молекулой воздуха, ионизирует ее, выбивая из нее электроны с высокой энергией. В свою очередь, они ионизируют путь своего движения, увлекая за собой лавину электронов, движущихся к земле и создавая канал для разряда.

Интересно, что из наблюдений известно, что молнии в облаках возникают при напряженностях электрического поля, не превышающих 3 киловольта на сантиметр, тогда как на тех высотах пробивное напряжение воздуха в 10 раз больше.

Убивает в основном мужчин

При всей кажущейся простоте процесса у исследователей к молниям остается еще много вопросов. Например, не имеется четкого ответа на их гендерные пристрастия.

Как известно, молния порой убивает. По статистике, от удара молнии в год на Земле погибает примерно 3 тыс. человек. Так, во время нынешней грозы в Москве погиб мужчина. И та же статистика утверждает, что 70% людей, погибших от удара молнии, — мужчины. Почему так — ответа нет, хотя версий, разумеется, предостаточно, в качестве «приманки» подозревают даже тестостерон.

Причем, возможно, число жертв со временем будет увеличиваться. Прошлой осенью журнал Science опубликовал статью группы климатологов из Беркли, утверждающих, что глобальное потепление умножает число молний и что если глобальное потепление не закончится, то к концу столетия это число возрастет на 50%. В этом смысле несколько утешает недавно появившееся сообщение о том, что на самом деле глобальному потеплению осталось быть недолго и что лет через двадцать-тридцать Земля начнет замерзать.

Самое молниеносное место

Еще одна загадка — молнии озера Маракайбо на севере Венесуэлы. Это самое молниеносное место нашей планеты. Над озером эти молнии бьют практически постоянно. Ночные грозы бывают здесь до 260 суток в год, создавая по 280 молний в час. По другим оценкам, в каждый квадратный километр озера и его болотистых берегов ежегодно ударяет по 180 молний. Молнии бьют в основном с вечера и до четырех часов утра, так что у местных жителей нет надобности в ночных фонарях.

Почему молнии выбрали для своего буйства именно это озеро, никто не знает.

Молния вместо «Бука» и ядерной бомбы

Но исследования продолжаются, и будем надеяться, что со временем все тайны молний будут разгаданы. Более того, есть подозрение, что в конце концов человек даже сможет приручить молнию. На сегодня извилистый путь, который чертит молния в небе, совершенно непредсказуем. Однако в прошлом месяце журнал Science Advances опубликовал статью французских физиков во главе с профессором Роберто Морадотти, которые придумали способ направлять путь электрического разряда с помощью хитроумной системы лазеров. Ученые утверждают, что направляемые ими электрические разряды способны даже обходить препятствия.

Сегодня это может восприниматься фантастикой, но если такую лазерную технологию или другую более продвинутую технологию будущего применить к молнии и протоптать для нее дорожку, то можно будет не только спасать леса от пожаров и людей от ударов, но и сделать молнию управляемым оружием, от которого громоотводы уже не спасут.

как образуется, причины появления, полезная информация для всех — На Прайсе

Содержание статьи:

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

Вам будет интересно:Отдых во Владимире: что посмотреть и куда сходить, достопримечательности и интересные места

Вам будет интересно:Что привозят из Испании? Обзор самых популярных подарков и сувениров

Реклама

Канал о подготовке к экзаменам

Подпишись, чтобы не пропустить новые видео и самостоятельно подготовиться к ОГЭ и ЕГЭ

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.

Гроза, ливень, град, шквал, смерч… Что их объединяет?

 

 

Начался теплый период года. И совсем другие облака стали занимать небесное пространство. Уже нет низких серых нескончаемых облачных массивов, закрывающих сразу весь небосвод. На смену им пришли другие облака, которые динамично, буквально на глазах, вырастают вверх на несколько километров. Их так и называют облака вертикального развития, или конвективные облака. Они могут простираться сквозь всю толщу тропосферы, иногда их вершины могут пробивать тропопаузу и проникать в стратосферу.

 

Чем опасна глубокая конвекция?

Глубокая, проникающая (в стратосферу) – так характеризуют интенсивную конвекцию в атмосфере метеорологи. Конвекция  развивается в неустойчивой атмосфере, когда воздушные массы у поверхности земли, оказываются легче, чем воздух, расположенный в более высоких слоях — начинается интенсивное перемешивание воздуха по вертикали. Подъем воздушных масс вызывает их охлаждение, происходит конденсация водяного пара с выделением колоссального количества скрытого тепла. И, чем больше относительная влажность и чем выше температура в нижележащих слоях, тем больше неустойчивость, тем выше могут быть развивающиеся облака. Ливни, выпадающие из них, сопровождаются молниевыми разрядами, громом, градом, при этом отмечаются шквалы, иногда образуются смерчи. Все это, даже когда каждое из явлений не достигает критерия опасного гидромететрологического явления, в сочетании может стать комплексом неблагоприятных условий погоды. Они могут нанести вред людям, животным, экономике, инфраструктуре. Очень сильные ливни могут привести к паводкам на реках, вызвать внезапные (быстро развивающиеся) наводнения. Интенсивная грозовая деятельность представляет большую опасность для авиации, как на эшелонах полетов воздушных судов, так и в зоне взлета и посадки.

В какое время чаще всего отмечаются грозы?

Наиболее высокая повторяемость этих явлений наблюдается в теплое время года, особенно в его первой половине, что объясняется, прежде всего, глобальными причинами. Говорят: «Конвекция идет за солнцем». После схода снежного покрова происходит интенсивный прогрев поверхности, от которой нагреваются воздушные массы. Повышение их температуры приводит и к увеличению возможности впитывать влагу, которая может испаряться с поверхности —  почв, водоемов, растительности. Это и создает термодинамическую неустойчивость в приземном слое — объемы теплого и влажного воздуха приобретают плавучесть, и поднимаются вверх. Атмосфера, в отличие от зимнего периода, в теплое полугодие начинает активно «двигаться» по вертикали, что приводит к частому развитию вертикальной облачности.

Уже на этом крупномасштабном фоне причины следующего уровня, как-то атмосферные фронты, горный рельеф, различия свойств подстилающей поверхности, граница, суша-море, перемещение воздушных масс, адвекция тепла и холода по высотам, и т.д., приводящие к вынужденному подъему воздушных масс, придают каждому конкретному случаю свою индивидуальность. Высокая, но все же меньшая, вероятность возникновения связанных с конвекцией явлений, отмечается и во второй половине теплого периода. Что касается интенсивности ливней, гроз и шквалов, то максимальной она бывает в средней полосе ЕТР в июне-первой половине августа. При этом не исключается ее вероятность ранее и позже этого периода. При прочих равных условиях, конвекция бывает наиболее интенсивна в дневное время суток (тоже следует за солнцем). Повторяемость ливней, гроз, града, шквалов максимальна в период с 12 до 19 часов.

Что известно о грозовом облаке?

В среднем считается, что грозовое облако имеет в диаметре 20 км и продолжительность его жизни составляет 30 мин. В каждый момент на Земном шаре насчитывается, по разным оценкам от 1800 до 2000 грозовых облаков. Это соответствует ежегодным 100000 грозам на планете. Примерно 10% из них становятся крайне опасными.

Как формируется грозовое облако?

В общем случае атмосфера должна быть неустойчивой — воздушные массы у поверхности земли должны быть легче, чем воздух, расположенный в более высоких слоях. Это возможно при прогреве подстилающей поверхности и от нее – воздушной массы, а также наличие высокой влажность воздуха, что является наиболее распространенным. Возможно, вследствие каких-то динамических причин, и поступление более холодных воздушных масс в вышележащие слои. В результате в атмосфере объемы более теплого и влажного воздуха, получая плавучесть, устремляются вверх, а более холодные частицы из верхних слоев опускаются вниз. Таким образом происходит транспортировка тепла, которое получает поверхность земли от солнца, в вышележащие слои атмосферы. Такая конвекция называется свободной. В зонах атмосферных фронтов, в горах она усиливается и вынужденным механизмом подъема воздушных масс.

Водяной пар, содержащийся в поднимающемся воздухе, остывает, конденсируется, образуя облака и выделяя тепло. Облака растут вверх, достигая высоты, где отмечается отрицательная температура. Часть облачных частиц замерзает, а часть остается жидкими. И те, и другие имеют электрический заряд. Ледяные частички обычно имеют положительный заряд, а жидкие – отрицательный. Частицы продолжают расти, и начинают осаждаться в гравитационном поле — образуются осадки. Происходит накопление объемных зарядов. В верхней части облака образуется положительный заряд, а внизу – отрицательный (на самом деле отмечается более сложная структура, может отмечаться 4 объемных заряда, иногда она может быть инверсионной, и т.д.). Когда напряженность электрического поля достигает критического значения, происходит разряд – мы видим молнию и, через некоторое время, слышим исходящую от нее звуковую волну, или гром.

Стадии развития грозового облака

Обычно грозовое облако в течение жизненного цикла проходит три стадии: образования, максимального развития и диссипации.

На первой стадии кучевые облака растут вверх за счет восходящих движений воздуха. Кучевые облака предстают в виде красивых белых башен. На этой стадии нет осадков, но молнии не исключаются. Это может продолжаться около 10 минут.

На стадии максимального развития в облаке по-прежнему продолжаются восходящие движения, но в то же время из облака уже начинают выпадать осадки, и появляются сильные нисходящие движения. И когда этот нисходящий охлажденный поток с осадками достигает земли, формируется фронт порывистости, или линия шквалов. Стадия максимального развития облака – время наибольшей вероятности сильного ливня, града, частых молний, шквалов и смерчей. Облако обычно имеет темную окраску. Эта стадия продолжается от 10 до 20 минут, но может быть и дольше.

В конце концов, осадки и нисходящие потоки начинают размывать облако. У поверхности земли линия шквалов уходит далеко от облака, отрезая его от питавшего источника теплого и влажного воздуха. Интенсивность дождя уменьшается, но молнии еще продолжают представлять опасность.

Типы грозовых облаков

Одноячейковое облако

Одноячейковое облако обычно существует 20-30 минут. Такое облако – достаточно редкое явление, поскольку фронт порывистости одного облака может стать спусковым механизмом для образования облака в непосредственной близости.

Чаще всего одиночные облака не приводят к возникновению опасных явлений погоды. Восходящий и нисходящий потоки, сформированные в таких облаках, недостаточно мощны для этого. Тем не менее, иногда и они могут спровоцировать пусть и небольшой продолжительности сильный ливень, град, грозу, шквал и даже слабый смерч. Степень неустойчивости в атмосфере при образовании таких облаков не очень большая, и для конвекции не свойственна четкая организация. Одноячейковые облака, как правило, образуются в случайных местах и в случайные моменты времени, что делает их очень трудно прогнозируемыми.

Мультиячейковое облако

Мультиячейковая линия неустойчивости или линия шквалов состоит из целой вытянутой гряды кучево-дождевых облаков с хорошо выраженным фронтом порывистости, расположенным перед облачным массивом. Линия шквалов может продуцировать град размером с мяч для гольфа, сильные дожди и слабые смерчи, но главной ее особенностью остается сильнейший нисходящий поток. Иногда сильный нисходящий поток может ускоряться, и небольшой участок линии шквалов может оторваться вперед от основной линии. Так получается «луковое» (или «подковообразное» или «дуговое») эхо (англ. «bow echo» чаще переводят как «луковое эхо», главное, имеется в виду форма радиоэхо – это радарное эхо в виде полосы, изогнутой как лук или дуга). Разрушительные ветры часто наблюдаются около вершины такой линии. На любом конечном участке дуги может развиться замкнутая циркуляция, иногда это приводит к образованию торнадо, особенно в левой (чаще северной) части, где циркуляция будет циклонической). Такая структура может развиться не только на линии шквалов, но и при изолированном облаке. Однако его трудно определить визуально, но на экране радара (доплеровского) видно хорошо.

 

Суперячейковое облако

Суперячейковое облако – это высоко организованная структура. Они встречаются редко, но представляют наибольшую опасность для людей и инфраструктуры. Суперячейковое облако подобно одноячейковому, тоже имеет один главный восходящий поток. Отличие заключается в том, что в суперячейком облаке восходящий поток очень мощный, скорости в нем достигают 240-260 км/ч (60-80 м/с). Главной характеристикой отличающей этот вид облаков от других является наличие вращения. Вращающийся восходящий поток (когда он становится виден на экране радара, его называют мезоциклоном) способствует возникновению экстремальных погодных событий, таких как гигантский град (диаметром более 5 см), сильных порывов ветра (более 40 м/с) и сильных смерчей.

Окружающая среда – это сильный фактор в организации структуры. Воздух, втекающий с разных направлений, поддерживает вращение. Осадки формируются в мощном восходящем потоке, затем их увлекает сильный нисходящий поток. Едва ли осадки могут падать вниз сквозь восходящий поток, и это поддерживает большую продолжительность существования системы – она не разрушается. На переднем крае зоны осадков обычно отмечается слабый дождь. Сильные ливни наблюдаются ближе к восходящему потоку, очень сильные ливни и град выпадают к северу и востоку от основной части восходящего потока. Область, расположенная около главного восходящего потока, отличается наиболее сильными проявлениями суровой погоды.

Как выглядят грозовые облака?

Грозовые облака могут выглядеть как большая цветная капуста или могут иметь «наковальню». Наковальня – это плоское облачное образование на вершине грозового облака. Она появляется, когда восходящий теплый воздух достигает высоты, где температура окружающего воздуха примерно такая же (уровень выравнивания температуры). Рост облака внезапно прекращается – тогда и появляется плоская наковальня. Если поток воздуха очень мощный, то над наковальней может образоваться пузырь, возвышающийся над наковальней. Такое происходит часто в течение нескольких минут. Но, если возвышающийся пузырь существует более 10 минут, то это говорит о высокой вероятности того, что облако способно произвести опасные явления погоды. Так что по форме наковальни можно оценить степень опасности грозового облака.

Почему происходят молнии?

В поднимающемся воздухе в грозовом облаке образуются маленькие ледяные кристаллы и более крупные частички, снежинки и льдинки. Маленькие ледяные кристаллы поднимаются в восходящем потоке вверх к вершине облака, а более крупные и тяжелые частицы тоже могут медленно подниматься вверх или начинают падать вниз. Частицы могут ударяться друг о друга и получать при этом электрический заряд. Мелкие частички приобретают положительный заряд, а крупные – отрицательный. В результате верхняя часть облака оказывается положительно заряженной, средняя и нижняя – отрицательно. В то же время земля под облаком приобретает положительный заряд. Когда разница зарядов между землей и облаком становится очень большой, то развивается кондуктивный канал между облаком и землей, и маленький заряд (лидер) движется по нему к земле. Когда он около земли, восходящий лидер противоположного заряда соединяется с первым лидером. При соединении мощный разряд происходит между облаком и замлей. Мы видим этот разряд как яркую вспышку-молнию.

Факты о молнии

Во время грозы безопасных мест на открытом воздухе почти нет.

Подавляющее большинство жертв подвергались ударам молний во время поисков безопасного места, которые оказывались достаточно далеко.

Более 80% смертельных исходов от ударов молний приходится на мужчин в возрасте от 15 до 40 лет. Возможно, потому что они более активны и чаще находятся на открытом воздухе.

Инциденты происходят главным образом в середине дня и вечером.

Энергия молниевой вспышки – колоссальна, она может обеспечить свечение 100-ваттовой лампы в течение 3 месяцев. В результате ударов молнии возникают многочисленные природные пожары.

Воздушный канал, по которому продвигается молния, может разогреваться до 10000-33000°С – это выше, чем температура поверхности солнца. Стремительный разогрев, а затем остывание вызывают взрывную волну, которая превращается в звук, и мы слышим гром.

Как далеко находится гроза?

Во время непогоды годится такой упрощенный алгоритм расчета. (По-хорошему, конечно, время, прошедшее с момента молниевой вспышки надо умножить на скорость звука, который, кстати, зависит от влажности). Но можно посчитать секунды между вспышкой молнии и звуком, грома. Звук пролетает 1 км примерно за 3 секунды. Надо разделить количество секунд, которые прошли от момента вспышки до того как вы услышали гром, на 3 и получится расстояние до грозы в километрах. Например, если гром был слышен через 6 секунд после вспышки, значит, молния сверкнула в двух километрах. 

Помните, что если вы на улице и можете слышать гром, вы находитесь в опасности быть ударенным молнией.

Почти всей инциденты, связанные с молниями случаются на открытом воздухе. Вот обстоятельства, при которых в последние время это отмечается чаще всего:

катание на лодках, верховая езда на лошадях, езда на газонокосилках, игра в гольф, восхождение по горам, нахождение в палатках, стояние под деревом, плавание, спортивные игры, наблюдение за штормом, вождение грузовиков, рыбалка, бег по воде.

 

Мифы и факты

 

Миф	На самом деле
Если нет дождя, то нет опасности от молнии	Молнии часто ударяют вне зоны дождя и могут отмечаться на расстоянии 10 миль от ливня. Кроме того, бывают сухие грозы
Резиновая обувь или шины на колесах могут защитить от удара молнии	Резиновая обувь или шины не могут защитить от молнии. Стальные части автомобиля увеличивают защиту, если вы не касаетесь их. Хотя вы можете пострадать, если молния ударит в ваш авто, лучше находиться внутри него, чем снаружи.
Людей, которых ударила молния нельзя трогать, поскольку они получили электрический заряд.	Люди, в которых ударила молния, электрического заряда не несут, и медицинская помощь им должна быть оказана немедленно.

 

Шквал

Шквалы – сильный, порывистый ветер, не связанный со смерчевым вращением. На долю этих ветров приходится большая часть разрушений.

Скорость шквала может достигать 125 м/ч. Нисходящий поток воздуха быстро опускается из грозового облака к земле. Он способен произвести такие же разрушения, как сильный торнадо. Он представляет крайнюю опасность для авиации.

Сухой шквал – шквал который проходит без дождя или с небольшим дождем.

Смерч (в Америке «торнадо»)

Смерч (тромб, торнадо) — это интенсивный вихрь с квазивертикальной осью, опускающийся из кучево-дождевого облака к земле.

Смерч — явление локальное. В силу малой повторяемости и небольших размеров смерчей крайне редки случаи, когда удается с помощью обычных метеорологических наблюдений измерить характеристики смерча. Поэтому каждый случай непосредственных измерений смерча представляет интерес для выяснения физической сущности его образования. Наиболее полные данные имеются у специалистов NOAA, т.к. из около 2000 смерчей (торнадо), ежегодно образующихся на планете, около 1300 наблюдаются на территории США.

Смерч может оставаться почти невидимым, пока он не затянет в свою циркуляцию пыль и обломки или пока внутри воронки не начнется образовываться облако. Средний смерч движется с юго-запада на северо-восток. Но на самом деле смерч может двигаться в любом направлении.

Средняя скорость смерча составляет 13 м/с, но может достигать и 30 м/с.

По косвенным оценкам максимальная скорость ветра в смерче может достигать 200-300 м/с. Самый сильный торнадо, зафиксированный в Америке, имел скорость почти 90 м/с. 322 км/ч

Смерч причиняет катастрофические разрушения вследствие весьма значительной силы ветрового напора и большой разности давления в нем и в окружающем пространстве. Обычно смерч опускается из кучево-дождевого облака, называемого материнским облаком, к поверхности суши или моря, втягивая в себя пыль, песок, камни, траву и воду. С приближением смерча слышен очень сильный шум, создаваемый ветром при столкновении различных предметов, втянутых в разреженную центральную область смерча.

Длительность существования смерча небольшая: от нескольких минут до нескольких часов, длина пути составляет в среднем 5—10 км, иногда более 30 км (в США длина пути торнадо может достигать 100 км и более). Скорость движения смерча различна: от 10—20 до 60—70 км/ч и более, что в основном обусловлено характером распределения ветра в средней тропосфере. На территории бывшего СССР смерчи — сравнительно редкое явление. Они наблюдаются в Прибалтике, Белоруссии, на Украине, в Центральных областях, в Поволжье, на Урале и в Сибири. Водяные смерчи бывают у Черноморского побережья Кавказа, у берегов Крыма, над северо-западной частью Черного моря, у побережья Куршского и Рижского заливов.

Смерчи обычно наблюдаются в теплое время года, они отмечаются в любое время суток.

 

Шкала Фуджиты, определяющая категорию опасности торнадо, основана на оценке скорости ветра и производимых разрушений:

 

Категория	Скорость, м/с	Скорость, км/ч	Повторяемость, % случаев	Характеристика торнадо
F0	18 – 32,5	64 – 116	38,9	Штормовой. Повреждает дымовые трубы и телевизионные вышки, ломает старые деревья, сносит вывески
F1	32,5 — 50	117 – 180	35,6	Умеренный. Срывает крышу с домов, сносит с фундамента передвижные дома, перемещает автомобили
F2	50 – 70	181 – 253	19,4	Значительный. Срывает крыши с домов, разрушает передвижные дома, вырывает с корнем крупные деревья, выбивает окна
F3	70 – 92,5	254 – 332	4,9	Сильный. Срывает крыши с домов и ломает некоторые стены, опрокидывает поезда, вырывает с корнем большинство деревьев, поднимает в воздух тяжёлые автомобили
F4	92,5 — 116,5	333 – 418	1,1	Разрушительный. Поднимает в воздух лёгкие дома, частично или полностью разрушает прочные дома, переносит на значительное расстояние автомобили
F5	116,5 — 142,5	более 419	менее 0,1	Невероятный. Сносит с фундамента прочные дома и переносит их на значительные расстояния, срывает асфальт, переносит тяжёлые автомобили на расстояние более 100 метров

 

 

Как формируется смерч?

Образование смерчей в большой степени обусловлено неустойчивостью стратификации атмосферы. Однако образование смерчей даже при большой неустойчивости атмосферы происходит крайне редко. Необходимо существование в атмосфере и других благоприятные для их образования условий.

Смерчи обычно связаны с двумя типами мезомасштабной циркуляции:

— с облаками, имеющими горизонтальную ось вращения (крутящийся облачный вал), наблюдающимися на линиях неустойчивости (линиях шквалов) перед быстро движущимися холодными фронтами.

— с облаками, вращающимися вокруг вертикальной оси. Последний тип циркуляции чаще встречается на холодных фронтах, вдоль которых перемещаются мезомасштабные циклонические вихри.

В передней части материнского облака первоначально, до возникновения смерча, существует крутящийся по ходу движения облачный вал. Чаще всего смерчи возникают с правой стороны облака (по направлению его перемещения), представляя собой как бы продолжение правой части крутящегося вала, при этом наблюдается циклоническое вращение ветра. Имеют место случаи, когда в смерче происходит и антициклоническое вращение ветра.

Смерчи связаны с мезомасштабной циклонической циркуляцией в слоях выше смерча, диаметр которой от нескольких километров до 50 км, а по высоте она распространяется до 10—12 км. Такой тип циркуляции называют «циклон-торнадо». На экране радиолокатора циклон-торнадо имеет вид подковообразного образования с просветом в центре.

 

  

 

Развитию шторма предшествует образование из-за вертикального сдвига ветра невидимого вращающегося вала с горизонтальной областью

Катящийся вал попадает в зону с восходящими движениями, которые начинают его поднимать в вертикальной плоскости

Область вращения размером 2-6 миль, пронизывает значительную часть шторма. Большинство торнадо образуются в этих областях с сильным вращением

 

 

По данным NOAA, 88% всех торнадо являются слабыми. На их долю приходится менее 5% смертельных случаев. Продолжительность их жизни составляет 1-10 минут. Скорость ветра менее 110 м/ч. Производят разрушения категории EF1.

Сильные торнадо составляют 11 % от всех случаев. Они ответственны примерно за 30% смертельных случаев. Время их жизни составляет 20 и более минут. Скорость ветра в них от 111 до 165 м/ч. Разрушения, производимые ими относятся к категориям EF2 или EF3.

Менее, чем в 1% случает торнадо достигают 4 или 5 категории по шкале Фуджиты. Но на их долю приходится 70% инцидентов со смертельным исходом. Могут просуществовать более 1 часа. Скорость максимального ветра в них более 160 м/с.

Прогноз таких интенсивных вихрей, какими являются смерчи, тромбы, торнадо, крайне важная и сложная задача. Для этого необходима густая сеть доплеровских локаторов. Даже при ее наличии наиболее эффективным оказывается ранее обнаружение и прогноз уже возникших систем.

На экране локатора торнадо выглядит как небольшая область, где красный цвет (обозначающий ветер, движущийся от радара) и зеленый цвет (ветер, дующий в сторону к радару) подходят очень близко друг к другу.
Показано крючкообразное радиоэхо, соответствующее сильному торнадо (карта отражаемости).
Сильный торнадо в Оклахоме, в момент соответствующий радарным наблюдениям.

 

Мифы и правда о торнадо (по мнению американских метеорологов)

 

Миф	На самом деле
Озера, реки и горы защищают соседнюю территорию от торнадо	Безопасных мест практически нет. Торнадо около Йеллоустонского национального парка «прошелся» разрушительным путем вверх по склону до высоты 10 000 футов и спустился вниз
Торнадо заставляет здания взрываться, когда они попадают внутрь вихря	Наибольшие разрушения производят ураганные ветры и обломки, забрасываемые в здания
Открытые окна смогут выровнять атмосферное давление снаружи и внутри	На самом деле все здания и так не герметичны. Надо оставлять окна закрытыми. Надо срочно отправиться в укрытие – подвал, цоколь, или в наиболее безопасную комнату. Если ничего подходящего нет, надо уйти как можно дальше от окон вглубь помещения
Пространства под хайвеями могут быть безопасными	Как раз наоборот. Пространства под хайвеями очень опасны во время торнадо. Если вы находитесь в авто, надо срочно искать убежище в прочном здании. Только в крайнем случае, можно остаться в автомобиле, но надо обязательно пристегнуться ремнем безопасности. При этом надо постараться опустить голову ниже стекол и закрыть ее руками. Если где-то рядом есть место, расположенное ниже уровня дороги, то можно выйти из автомобиля и лечь, прижавшись к земле и закрывая голову руками. И, конечно, в зависимости от конкретных обстоятельств, вашим выбором может стать быстрая езда на авто прочь от торнадо
Можно спрятаться в ванных, туалетных комнатах или в холлах в мобильных домиках	Мобильные дома не рассчитаны на мощь торнадо! Все живущие в таких домах должны иметь в виду на случай торнадо пути быстрого достижения убежища в ближайших капитальных зданиях

 

Внезапные наводнения

Внезапные (быстро развивающиеся) наводнения наблюдаются в течение нескольких часов (обычно менее 6 часов) сильных и очень сильных дождей, когда могут прорываться дамбы, когда быстро прорывается вода, скопившаяся выше из-за затора льда.

Внезапные наводнения являются первой причиной по количеству человеческих жертв во время гроз. Более половины случаев утопления бывают, когда в поток воды увлекается транспортное средство. Большинство несчастий, связанных с внезапными наводнениями приходится на ночное время суток. Быстрый поток воды высотой 15 см может сбить с ног человека. Поток высотой 60 см может унести транспортные средства, включая внедорожники и пикапы.

Град

Сильный восходящий поток воздуха переносит вверх грозового облака капли дождя до высот, где при отрицательной температуре они замерзают. Ледяные частицы растут, становятся тяжелыми. Они уже не могут поддерживаться потоками воздуха и начинают падать вниз. Град размером больше ледяной крупы (с которой его часто путают), он формируется только во время грозы.  

Большие градины могут падать со скоростью 100 м/ч. В США нередко наблюдаются градины размером 15-20 см, длиной окружности до 42-47 см и весом более 700 граммов. 23 июля 2010 года в Вивиане, Южная Дакота, выпал град невероятных размеров. Одну из градин, которую удалось сохранить в холодильнике, американские метеорологи зарегистрировали как рекордную. Ее диаметр около 20 см, окружность 47,3 см. А вес 880  граммов.

 

На юге России также часто отмечается крупный град. Опасным явлением считается град, размеры частиц которого 20 мм и более, и выпадающий в течение любого периода.

 

 

Но что-то хорошее в грозе должно быть?

Природа не могла придумать грозу и все, что ей сопутствует, только для того, чтобы пополнить список природных опасностей.

Грозовые облака – это главный путь для атмосферы реализовать энергию. При образовании облака в неустойчивой атмосфере выделяется колоссальное количество тепла. Оно служит источником огромной энергии грозовых облаков, которая, главным образом, расходуется на выпадение осадков, которые в подавляющем числе случаев приносят пользу. 

Грозы позволяют поддерживать электрический баланс. Земная поверхность и атмосфера являются проводниками. Обычно земная поверхность заряжена отрицательно, а атмосфера – положительно. Всегда существует поток электронов, направленный изнутри планеты через ее поверхность вверх. Грозы позволяют переносить отрицательный заряд обратно в Землю (молнии заряжены отрицательно). При отсутствии гроз электрический баланс земля-атмосфера исчез бы за 5 минут. И неизвестно, чем бы все это закончилось в действительности!  (Правда, грозы не являются единственным механизмом, поддерживающим этот баланс. Кроме него работают еще солнечный ветер и ветер ионосферы).

Конечно же, такие глобальные эффекты очень много значат для нашей жизни. Но гораздо проще нам ощутить положительные эмоции, если, после соблюдения всех правил поведения и мер предосторожности,  выйти на улицу после грозы и вдохнуть полной грудью чистый и свежий воздух, наполненный ароматами озона и растений, выделяющих эфирные масла. Ливни освобождают воздух от вредных примесей —  пыли, пыльцы, аэрозолей, которые оседают на землю.

Во время грозы образуются оксиды азота и азотная кислота, которые действуют как естественные удобрения для растений, помогая им лучше генерировать необходимые для жизнедеятельности вещества.

Оказывается, существуют и безвременные свидетели стремительных молний. Это фульгуриты – «окаменевшие молнии». С латинского слово «фульгурит» переводится как «блестящий, светящийся ожог». Они появляются в результате удара молнии в поверхность земли, когда находящиеся там минералы плавятся под воздействие высокой температуры и электрического разряда. В результате они представляют собой твердые предметы, похожие на гладкие изогнутые стеклянные трубки. Их форма и размеры зависят от силы разряда молнии и минерального состава почвы. Чаще всего они встречаются в песчаной местности — на побережье или в пустыне.

Конечно же, гроза просто завораживает своей дикой красотой и мощью. Молнии – это одна из самых любимых и частых тем фотографий – обычных и художественных.

А как хороши радуги после дождя (в светлое время суток)!..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гроза, причины её образования и особенности

Гроза — одно из самых опасных явлений природы. Представляет оно собой электрические разряды — молнии, возникающие возле и внутри облаков, сопровождающиеся раскатами грома (колебания воздуха от разрядов молнии).

Образование грозовых облаков и их классификация

Грозовые облака образуются из кучевых облаков. Сперва они проходят стадию зрелости (развитие облака), после чего наступает стадия распада (выпадают осадки, сопровождаемые электрическими разрядами).
Для образования грозовых облаков необходимо наличие восходящих потоков влаги, причём достаточно большого количества. Это возможно рядом с крупными водоёмами или в горах, за счёт восходящих горных потоков воздуха. Стремясь обогнуть природное препятствие, воздух устремляется вверх, и этого достаточно для формирования облаков. Также образование облаков возможно благодаря процессам, происходящим на атмосферных фронтах (вытеснении холодным воздухом тёплого или подъёме последнего).

По характеристикам грозовых облаков, их можно разделить на 4 типа:

• — Одноячейковое.
  Явление носит слабо выраженный характер, едва заметно.
• — Многоячейковые кластерные.
  Грозы, возникающие при таком типе облаков, самые частые. Имеют они не очень большую силу.
• — Многоячейковые линейные.
  Данный тип облаков может похвастаться наличием мощных порывов ветра, сопровождающих явление. Хотя само оно не особенно и сильное.
• — Суперъячейковые.
  Самые сильные, редкие и опасные. Основным их отличием является вращение воздушных масс, что приводит к возникновению разрушительных смерчей (торнадо).

Опасность грозы

Данное природное явление столь опасно даже не молниями, а крупным градом, ливнями и сильнейшим ветром, которые в большинстве случаев неразлучны с грозой, поскольку возникает явление в мощных кучево-дождевых облаках.

Интересно, что сейчас в мире активны около полутора тысяч гроз, как и в любой другой момент времени. Каждую секунду в мире сверкает сотня молний. Можно себе представить, насколько частым явлением является гроза, не правда ли? А если вспомнить, что сопровождается явление обильными осадками, можно также представить, какие разрушения наносят потоки воды. В некоторых регионах они являются причиной гибели тысяч людей. Ну и не стоит забывать про сильный ветер, являющийся причиной многих разрушений. Да и сами электрические разряды весьма опасны.

Образование озона

Столь большое количество гроз, бушующих по всему миру, приносят огромную пользу. Дело в том, что во время электрических разрядов в стратосфере Земли образуется озон. Именно из него состоит озоновый слой, защищающий нашу планету от губительного солнечного излучения.

В то же время, этот самый озон нас и убивает. Ведь является он отнюдь не безопасным, и во время грозы образуется не только высоко в атмосфере, но и над самой землёй. Чувствовали когда-нибудь после грозы особенно свежий воздух? Именно этот свежий воздух и приносит нашему организму серьёзный вред, особенно дыхательной системе. Поэтому во время грозы необходимо закрывать все окна и двери, и ни в коем случае не выходить на улицу. Озон рассеивается в течение 1-2 часов после окончания явления, и лишь тогда можно покидать дом.

Меры предосторожности при грозе

• 1. Уйти с открытых пространств, ведь нахождение на них поднимает шансы получить разряд молнии (за счёт того, что человек выше окружающих объектов).
• 2. Не забираться на любые возвышенности по этой же причине.
• 3. Не стоять под высокими объектами (дерево, столб, поскольку молния может в них ударить), также избегать линий электропередач.
• 4. Избавиться от всех металлических предметов (они притягивают молнии).
• 5. Не плавать в водоёмах, поскольку вода отлично проводит электрический ток.
• 6. Не находиться возле окон.
• 7. Находясь в помещении, закрыть окна и двери.
• 8. Не покидать дом хотя бы 1 час после завершения явления.

Как образуется гроза и молния для детей. Что такое гром? Гром и молния

Гроза – атмосферное явление пусть не такое уж и редкое, как, к примеру, северное сияние или огни святого Эльма, но от этого не менее яркое и впечатляющее своей неукротимой силой и первозданной мощью. Недаром ее так любят описывать в своих произведениях все поэты и прозаики романтического толка, а профессиональные революционеры видят в грозе символ народных волнений и серьезных социальных потрясений. С научной же точки зрения гроза это ливневый дождь, сопровождаемый шквалистым усилением ветра, молниями и раскатами грома. Но, если с ливнем и ветром вам, наверное, и так все понятно, то об остальных составляющих грозы стоит рассказать немного подробнее.

Что такое гром и молния

Молниями называют мощные электрические разряды в атмосфере, которые могут возникать как между отдельными кучевыми облаками, так и между дождевыми облаками и землей. Молния – это своего рода гигантская электрическая дуга, длина которой в среднем составляет 2,5 – 3 километра. О невероятной силе молний говорит тот факт, что ток в разряде достигает десятков тысяч ампер, а напряжение – нескольких миллионов вольт. С учетом того, что такая фантастическая мощность высвобождается в течении нескольких миллисекунд, разряд молнии вполне можно назвать своего рода электрическим взрывом невероятной силы. Понятно, что подобная детонация неизбежно вызывает появление ударной волны, которая затем вырождается в звуковую, и затухает по мере распространения в воздушной среде. Таким образом становиться очевидным, что такое гром.

Гром — это звуковые колебания, возникающие в атмосфере под влиянием ударной волны, вызванной мощным электрическим разрядом. С учетом того, что воздух в канале молнии мгновенно разогревается до температуры около 20 тысяч градусов, что превышает температуру поверхности Солнца, такой разряд неизбежно сопровождается оглушительным грохотом, как и любой другой очень мощный взрыв. Но ведь молния длиться меньше секунды, а гром мы слышим длинными раскатами. Отчего же так происходит, почему гремит гром? У ученых, изучающих атмосферные явления, есть ответ и на этот вопрос.

Почему мы слышим раскаты грома

Раскаты грома возникают в атмосфере из-за того, что молния, как мы уже говорили, имеет весьма большую длину и поэтому звук от различных ее участков доходит до нашего уха не одновременно, хотя саму световую вспышку мы видим целиком в один момент. Кроме того, возникновению громовых раскатов способствует отражение звуковых волн от облаков и поверхности земли, а также их рефракция и рассеивание.

Каждую секунду в атмосфере Земли возникает примерно 700 молний, и каждый год около 3000 человек погибают из-за удара молнии. Физическая природа молнии не объяснена окончательно, а большинство людей имеют лишь приблизительное представление о том, что это такое. Какие-то разряды сталкиваются в облаках, или что-то в этом роде. Сегодня мы обратились к нашим авторам по физике, чтобы узнать о природе молнии больше. Как появляется молния, куда бьет молния, и почему гремит гром. Прочитав статью, вы будете знать ответ на эти и многие другие вопросы.

Что такое молния

Молния – искровой электрический разряд в атмосфере.

Электрический разряд – это процесс протекания тока в среде, связанный с существенным увеличением ее электропроводности относительно нормального состояния. Существуют разные виды электрических разрядов в газе: искровой , дуговой , тлеющий .

Искровой разряд происходит при атмосферном давлении и сопровождается характерным треском искры. Искровой разряд представляет собой совокупность исчезающих и сменяющих друг друга нитевидных искровых каналов. Искровые каналы также называют стримерами . Искровые каналы заполнены ионизированным газом, то есть плазмой. Молния – гигантская искра, а гром – очень громкий треск. Но не все так просто.

Физическая природа молнии

Как объясняют происхождение молнии? Система туча-земля или туча-туча представляет собой своеобразный конденсатор. Воздух играет роль диэлектрика между облаками. Нижняя часть облака имеет отрицательный заряд. При достаточной разности потенциалов между тучей и землей возникают условия, в которых происходит образование молнии в природе.

Ступенчатый лидер

Перед основной вспышкой молнии можно наблюдать небольшое пятно, движущееся от тучи к земле. Это так называемый ступенчатый лидер. Электроны под действием разности потенциалов, начинают двигаться к земле. Двигаясь, они сталкиваются с молекулами воздуха, ионизируя их. От тучи к земле прокладывается как бы ионизированный канал. Из-за ионизации воздуха свободными электронами электропроводность в зоне траектории лидера существенно возрастает. Лидер как бы прокладывает путь для основного разряда, двигаясь от одного электрода (тучи) к другому (земле). Ионизация происходит неравномерно, поэтому лидер может разветвляться.

Обратная вспышка

В момент, когда лидер приближается к земле, напряженность на его конце растет. Из земли или из предметов, выступающих над поверхностью (деревья, крыши зданий) навстречу лидеру выбрасывается ответный стример (канал). Это свойство молний используется для защиты от них путем установки громоотвода. Почему молния бьет в человека или в дерево? На самом деле ей все равно, куда бить. Ведь молния ищет наиболее короткий путь между землей и небом. Именно поэтому во время грозы опасно находиться на равнине или на поверхности воды.

Когда лидер достигает земли, по проложенному каналу начинает течь ток. Именно в этот момент и наблюдается основная вспышка молнии, сопровождаемая резким ростом силы тока и выделением энергии. Здесь уместен вопрос, откуда идет молния? Интересно, что лидер распространяется от тучи к земле, а вот обратная яркая вспышка, которую мы и привыкли наблюдать, распространяется от земли к туче. Правильнее говорить, что молния идет не от неба к земле, а происходит между ними.

Почему молния гремит?

Гром возникает в результате ударной волны, порождаемой быстрым расширением ионизированных каналов. Почему сначала мы видим молнию а потом слышим гром? Все дело в разности скоростей звука (340,29 м/с) и света (299 792 458 м/с). Посчитав секунды между громом и молнией и умножив их на скорость звука, можно узнать, на каком расстоянии от Вас ударила молния.

Нужна работа по физике атмосферы? Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Виды молний и факты о молниях

Молния между небом и землей – не самая распространенная молния. Чаще всего молнии возникают между облаками и не несут угрозы. Помимо наземных и внутриоблачных молний, существуют молнии, образующиеся в верхних слоях атмосферы. Какие есть разновидности молний в природе?

• Внутриоблачные молнии;
• Шаровые молнии;
• «Эльфы»;
• Джеты;
• Спрайты.

Последние три вида молний невозможно наблюдать без специальных приборов, так как они образуются на высоте от 40 километров и выше.

Приведем факты о молниях:

• Протяженность самой длинной зафиксированной молнии на Земле составила 321 км. Эта молния была замечена в штате Оклахома, 2007 г .
• Самая долгая молния длилась 7,74 секунды и была зафиксирована в Альпах.
• Молнии образуются не только на Земле . Точно известно о молниях на Венере , Юпитере , Сатурне и Уране . Молнии Сатурна в миллионы раз мощнее земных.
• Сила тока в молнии может достигать сотен тысяч Ампер, а напряжение – миллиарда Вольт.
• Температура канала молнии может достигать 30000 градусов Цельсия – это в 6 раз больше температуры поверхности Солнца.

Шаровая молния

Шаровая молния – отдельный вид молнии, природа которого остается загадкой. Такая молния представляет собой движущийся в воздухе светящийся объект в форме шара. По немногочисленным свидетельствам шаровая молния может двигаться по непредсказуемой траектории, разделяться на более мелкие молнии, может взорваться, а может просто неожиданно исчезнуть. Существует множество гипотез о происхождении шаровой молнии, но ни одна не может быть признана достоверной. Факт — никто не знает, как появляется шаровая молния. Часть гипотез сводят наблюдение этого явления к галлюцинациям. Шаровую молнию ни разу не удалось наблюдать в лабораторных условиях. Все, чем могут довольствоваться ученые – это свидетельства очевидцев.

Напоследок предлагаем Вам посмотреть видео и напоминаем: если курсовая или контрольная свалилась на голову как молния в солнечный день, не нужно отчаиваться. Специалиста студенческого сервиса выручают студентов с 2000 года. Обращайтесь за квалифицированной помощью в любое время. 24 часа в сутки, 7 дней в неделю мы готовы помочь вам.

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.

Гроза – атмосферное явление пусть не такое уж и редкое, как, к примеру, северное сияние или огни святого Эльма, но от этого не менее яркое и впечатляющее своей неукротимой силой и первозданной мощью. Недаром ее так любят описывать в своих произведениях все поэты и прозаики романтического толка, а профессиональные революционеры видят в грозе символ народных волнений и серьезных социальных потрясений. С научной же точки зрения гроза это ливневый дождь, сопровождаемый шквалистым усилением ветра, молниями и раскатами грома. Но, если с ливнем и ветром вам, наверное, и так все понятно, то об остальных составляющих грозы стоит рассказать немного подробнее.

Что такое гром и молния

Молниями называют мощные электрические разряды в атмосфере, которые могут возникать как между отдельными кучевыми облаками, так и между дождевыми облаками и землей. Молния – это своего рода гигантская электрическая дуга, длина которой в среднем составляет 2,5 – 3 километра. О невероятной силе молний говорит тот факт, что ток в разряде достигает десятков тысяч ампер, а напряжение – нескольких миллионов вольт. С учетом того, что такая фантастическая мощность высвобождается в течении нескольких миллисекунд, разряд молнии вполне можно назвать своего рода электрическим взрывом невероятной силы. Понятно, что подобная детонация неизбежно вызывает появление ударной волны, которая затем вырождается в звуковую, и затухает по мере распространения в воздушной среде. Таким образом становиться очевидным, что такое гром.

Гром — это звуковые колебания, возникающие в атмосфере под влиянием ударной волны, вызванной мощным электрическим разрядом. С учетом того, что воздух в канале молнии мгновенно разогревается до температуры около 20 тысяч градусов, что превышает температуру поверхности Солнца, такой разряд неизбежно сопровождается оглушительным грохотом, как и любой другой очень мощный взрыв. Но ведь молния длиться меньше секунды, а гром мы слышим длинными раскатами. Отчего же так происходит, почему гремит гром? У ученых, изучающих атмосферные явления, есть ответ и на этот вопрос.

Почему мы слышим раскаты грома

Раскаты грома возникают в атмосфере из-за того, что молния, как мы уже говорили, имеет весьма большую длину и поэтому звук от различных ее участков доходит до нашего уха не одновременно, хотя саму световую вспышку мы видим целиком в один момент. Кроме того, возникновению громовых раскатов способствует отражение звуковых волн от облаков и поверхности земли, а также их рефракция и рассеивание.

Гром – это звук молнии, которая пронизывает воздух. Когда первая стрела молнии стремится к земле, она несет в себе электрический заряд. Навстречу ей из земли вырывается искровой заряд. При их соединении к облаку начинает подниматься ток, набирающий силу до 20 000 ампер. А температура канала, по которой направляется ток, может стать выше 250000 С.От такой большой температуры молекулы воздуха разлетаются, а сам он расширяется со сверхзвуковой скоростью и образует ударные волны. Оглушительный грохот, порождаемый такими волнами, и называется гром ом. Из-за того что скорость света значительно превышает скорость звука, молния видна сразу, а гром слышится гораздо позднее.Раскаты гром а происходят вследствие того, что звук исходит от разных участков молнии, имеющей значительную длину. Кроме того, сам разряд происходит не в одно мгновение, а продолжается определенное время. Звук, возникающий при этом, может отражаться эхом от окружающих предметов: гор, зданий и облаков. Поэтому люди слышат не один звук, а несколько догоняющих друг друга отзвуков, гром кость которых может превышать 100 децибел.Чтобы приблизительно вычислить, на каком расстоянии ударила молния, нужно заметить количество секунд, которое прошло между вспышкой и ударом гром а. А затем поделить полученную цифру на три. Сопоставив подобные вычисления, можно также сделать вывод о том, приближается ли гроза или, наоборот, удаляется. Обычно, гром овые раскаты можно услышать на расстоянии от 15 до 20 километров от вспышки молнии.

Сколько ни разъясняет наука суть атмосферного электричества, все равно люди вздрагивают при разрядах молнии и невольно сжимаются в ожидании раската грома. Очевидно, в большинстве людей говорит память далеких предков, пытавшихся отыскать хоть какую-то защиту от небесного огня.

Ничего сверхъестественного в атмосферном электричестве , разумеется, нет, но от этого молнии и следующие за ними раскаты грома не выглядят менее внушительно и грозно. Так что же на самом деле представляет собой молния?

Как известно из школьного курса физики, все предметы имеют вполне определенный электрический заряд. Столкновение между собой заряженных частиц приводит к созданию больших областей положительных и отрицательных зарядов. Когда такие области оказываются достаточно близко друг от друга, происходит пробой и в создавшийся канал устремляются заряженные частицы. Этот пробой люди и воспринимают как разряд молнии.

Если с молнией более-менее понятно, то почему вслед за ней приходит ужасающий грохот, напоминающий артиллерийскую канонаду? Ведь та же физика убеждает людей, что электрический ток нельзя увидеть, услышать или как-то иначе обнаружить, за исключением специальных приборов.

Как оказывается, все дело — в воздухе, вернее, в его свойствах. Дело в том, что, будучи, по сути, изолятором, в момент пробоя он разогревается до температуры порядка 30 000оС. Причем скорость разогрева и соответственно расширения воздушной среды расширяется взрывообразно, что приводит к возникновению ударной волны, которую человеческий слух и воспринимает как грохот или гром.

Следовательно, молния и гром неразрывны, поскольку гром является результатом молнии. Разговоры о том, что якобы бывает молния без грома и наоборот – беспочвенны.

С другой стороны, существует достаточно много необъяснимого связанного с молниями и их проявлениями. Достаточно известны и относительно хорошо изучены такие виды молний как линейная, шнуровая, жгутовая, ленточная. В свою очередь, они бывают едиными и разветвленными. Самая таинственная и пока до конца неисследованная молния – шаровая. С ней связано наибольшее количество странностей и загадок как подтвержденных документально, так и недоказанных.

Неоднократно отмечалось многими очевидцами, что молния мерцает. Дело в том, что молния состоит из множества последовательных разрядов длительностью всего несколько десятков миллионных долей секунды. Это и создает эффект мерцания.

Разряды молний бывают как между отдельными грозовыми облаками, между тучей и землей, а иногда разряд по неясным причинам уходит вертикально в небо.

Что касается молний исходящих из туч в землю, то известно два их типа положительные и отрицательные. Причем, по мнению ученых, именно положительные разряды как более мощные приводят к пожарам.

Безусловно, всем известно такое атмосферное явление, как гроза. Каждый день на Земле происходит не менее полутора тысяч гроз. Большинство из них наблюдаются над континентами, над океанами их гораздо меньше. Максимальную грозовую активность можно наблюдать над территорией Центральной Африки. Над Арктикой и Антарктикой это явление практически отсутствует.

Гроза – это одно из самых опасных природных явлений. Мало кто знает, но количество смертельных случаев , произошедших во время грозы можно сравнить только с наводнениями. Внутри грозового облака или между земной поверхностью и кучевыми облаками возникают электрические разряды – молнии, которые сопровождаются раскатами грома. Почему во время грозы гремит гром? Многих интересует этот вопрос, но прежде, чем на него ответить, необходимо понять, что такое гроза и молния. Какова их природа, от чего они возникают?

Гроза

Грозу «запускает» энергия, которая возникает при конвекции воздуха. Более тёплый воздух поднимается наверх, если запас влаги в верхних слоях достаточный, возникают предпосылки для образования грозы. В верхних слоях атмосферы возникает разность электрических зарядов между кусочками льда из-за их быстрого перемещения. Большая влажность, льдинки и тёплый воздух, поднимающийся от земли, способствуют возникновению грозовых туч. Грозы порождают такое страшное явление, как смерчи, так часто возникающие над американским континентом. Смерчи образуются под грозовыми облаками.

Молния

Интересный факт – молнии бывают не только на Земле. Астрономами были зафиксированы молнии на Юпитере, Сатурне, Венере и Уране. Сила тока в разряде молнии колеблется в диапазоне от 10 тысяч до 100 тысяч ампер, а напряжение может достигать 50 миллионов вольт! Молнии достигают гигантских размеров – до 20 километров. Температура внутри молнии может превышать температуру на поверхности Солнца в пять раз.

Появлению молний в грозу способствует электризация облаков. Происходит это от того, что грозовое облако очень большое. Если верх такого облака находится на высоте семи километров, то его нижний край может нависать над землей на высоте полкилометра. На высоте 3-4 километров вода замерзает и превращается в маленькие льдинки, которые находятся в постоянном движении от восходящих теплых потоков воздуха, поднимающихся от земли.

Сталкиваясь между собой, льдинки электризуются. Более мелкие заряжаются «положительно», а более крупные – «отрицательно». В силу разности в весе, мелкие льдинки находятся наверху грозового облака, а крупные — внизу. Получается, что верх тучи заряжен положительно, а низ отрицательно.

Сближаясь между собой, разнозаряженные области создают плазменный канал, по которому устремляются другие заряженные частицы. Это и есть молния, которую мы видим. Так как любой ток течёт по пути наименьшего сопротивления, молния выглядит зигзагообразно.

Гром

В древности люди одинаково боялись и грома, и молнии. Не зря у многих народов Верховный Бог звался Громовержцем. Любой разряд молнии сопровождается громом. На самом деле, гром – это колебания воздуха. Летящая молния создаёт сильное давление перед собой, это происходит от сильного нагревания. Затем воздух опять сжимается. Звуковая волна многократно отражается от облаков, и в этот момент возникают раскаты грома.

Кстати, по интервалу времени между вспышкой молнии и громом, можно определить примерное расстояние до грозы. Скорость звука зависит от плотности воздуха, можно взять её приближённое значение равное 300 метрам в секунду. Проделав несложные вычисления, любой получит приблизительное расстояние до бушующей стихии. Если расстояние до грозы очень большое (не менее 20 километров), то звуки грома не дойдут до ушей человека.

Во время грозы нельзя прятаться под одиночно стоящими деревьями. Очень велика вероятность того, что молния ударит в дерево. Лучше переждать грозу в помещении с закрытыми окнами. Если такой возможности нет, то для укрытия подойдёт чаща леса.

Гроза – это пугающее явление. Независимо от того, где мы находимся. Дома или на улице. Все равно страшно. Пугают ослепительные блики, раскатистое грохотанье. Звуки как будто догоняют друг друга, то приближаясь, то удаляясь. В древности люди считали небесный грохот гневом богов. А молнию – карающим мечом. Но мы же понимаем, что этим явлениям есть более земное объяснение. Почему гремит гром? Почему он неразлучен с молнией? Почему идет дождь во время грозы?

Как формируются грозовые облака?

В атмосферном воздухе есть вода. В виде пара. Под воздействием высокой температуры воздуха с водной поверхности земли поднимается теплый пар. Снизу его подгоняет теплый воздух.

В верхних слоях атмосферы температура более низкая. Чем выше водяной пар поднимается, тем холоднее вокруг него становится. Соответственно, он остывает.

В атмосфере есть не только газы и вода. Присутствует также пыль. Вокруг ее мельчайших частичек и конденсируется остывший пар. Маленькие водяные капельки и льдинки превращаются в облака. Они бывают разными. В виде перьев или огромных куч, белых полосок на небесном склоне или рваных тряпиц.

Грозовые тучи образуются вследствие столкновения масс воздуха. Тогда в верхней части собирается много-много водяных кристалликов. Получается некое подобие белой плотной пелены. Она подсвечивает холодом все облако, которое приобретает насыщенный оттенок свинца. Потому мы и называем такие тучи «свинцовыми», «тяжелыми».

Порождение грома и молнии

Грозовые облака порождают блискавицы. А молнии, в свою очередь, небесный грохот. Как это происходит? Почему гремит гром?

1. Капельки и льдинки в верхней части грозовой тучи взаимодействуют с молекулами воздуха и заряжаются электричеством. Когда они тяжелеют, то падают вниз. Так нижняя часть облака заряжается отрицательно.

2. В это же время положительный заряд накапливается вверху тучи. А плюс и минус притягиваются.

3. Под влиянием притяжения положительного и отрицательного возникает напряжение. С учетом размеров облака (до десяти километров в ширину) это напряжение достигает сотен миллионов вольт. Так рождается молния.

4. Появившаяся из тучи искра следует к земле. Ее температура огромна – более двадцати градусов. В результате стремительного движения огненной стрелы в атмосфере создается большое давление. А сразу за ней воздух резко сжимается, возвращаясь в свое первоначальное состояние. Получается взрывоподобный звук. Так рождается гром.

Частые вопросы:

Почему мы сначала видим молнию, а потом слышим звук грома?

Потому что скорость света в сотни миллионов раз больше скорости звука.

Почему мы слышим раскаты грома?

Потому что волны звука встречают на своем пути различные препятствия (облака, земля) и отражаются от них. Происходит это многократно. Отсюда и раскатистые громовые звуки.

Иногда мы видим блискавицу, но не слышим раскатов. Почему?

Гроза находится слишком далеко от нас, более двадцати километров.

Что такое гром? Гром — это звук, сопровождающий разряд молнии во время грозы. Звучит достаточно просто, но почему молния звучит именно таким образом? Любой звук состоит из вибраций, которые создают звуковые волны в воздухе. Молния — это огромный разряд электричества, который выстреливает в воздухе, вызывая вибрации. Многие не раз задавались вопросом о том, откуда появляется молния и гром и почему гром предшествует молнии. Этому явлению есть вполне объяснимые причины.

Каким образом гремит гром?

Электричество проходит через воздух и приводит частицы воздуха в состояние вибрации. Молния сопровождается невероятно высокой температурой , поэтому воздух вокруг нее также очень сильно нагревается. Горячий воздух расширяется, увеличивая при этом силу и количество вибраций. Что такое гром? Это и есть звуковые вибрации, возникающие при разрядах молнии.

Почему гром гремит не одновременно с молнией?

Мы видим молнию прежде, чем слышим гром, потому что свет распространяется быстрее, чем звук. Есть старый миф о том, что считая секунды между вспышкой молнии и громом, можно узнать расстояние до того места, где бушует буря. Однако, с математической точки зрения, это предположение не имеет под собой научного обоснования, так как скорость звука равна примерно 330 метров в секунду.

Таким образом, чтобы гром прошел один километр, ему потребуется 3 секунды. Поэтому более правильным будет посчитать количество секунд между вспышкой молнии и шумом грома, а затем разделить это число на пять, это и будет расстояние до грозы.

Это загадочное явление — молния

Тепло от электричества молнии повышает температуру окружающего воздуха до 27,000°С. Поскольку молния двигается с невероятной скоростью, нагретый воздух просто не успевает расширяться. Нагретый воздух сжимается, его атмосферное давление при этом увеличивается в разы и становиться от 10 до 100 раз больше нормального. Сжатый воздух вырывается наружу от канала молнии, формируя ударную волну сжатых частиц в каждом направлении. Подобно взрыву быстро распространяющиеся волны сжатого воздуха создают громкий, гулкий всплеск шума.

Исходя из того, что электричество следует кратчайшим путем, преобладающее количество молний близки к вертикальным. Однако молния может также разветвляться, вследствие чего меняется и звуковая окраска громового грохота. Ударные волны от разных вилок молнии отскакивают друг от друга, а низко висящие облака и близлежащие холмы помогают создавать непрерывное ворчание грома. Почему гремит гром? Гром вызывается быстрым расширением воздуха, окружающего путь молнии.

Что вызывает молнии?

Молния представляет собой электрический ток. Внутри грозового облака высоко в небе многочисленные небольшие кусочки льда (замерзшие капли дождя) сталкиваются друг с другом, двигаясь в воздухе. Все эти столкновения создают электрический заряд. Через некоторое время целая туча наполняется электрическими зарядами. Положительные заряды, протоны, формируются в верхней части облака, а отрицательные заряды, электроны, образуются в нижней части облака. А как известно, противоположности притягиваются. Основной электрический заряд концентрируется вокруг всего, что выпирает над поверхностью. Это могут быть горы, люди или одинокие деревья. Заряд идет вверх от этих точек и в конечном итоге соединяется с зарядом идущих вниз от облаков.

Что вызывает гром?

Что такое гром? Это звук, который вызывает молния, являющаяся, по сути, потоком электронов, протекающих между или внутри облака, или между облаком и землей. Воздух вокруг этих потоков нагревается до такой степени, что становится в три раза горячее, чем поверхность Солнца. Проще говоря, молнией называется яркая вспышка электроэнергии.

Такое потрясающее и одновременно устрашающее зрелище грома и молнии является сочетанием динамических вибраций молекул воздуха и их нарушения посредством электрических сил. Это великолепное шоу в который раз напоминает всем о могущественной силе природы. Если был слышен грохот грома, скоро блеснет и молния, на улице в это время лучше не находиться.

Гром: забавные факты

• Судить о том, насколько близко молния, можно, сосчитав секунды между вспышкой и раскатом грома. На каждую секунду приходится около 300 метров.
• Во время большой грозы увидеть молнию и услышать гром — это обычное явление, большой редкостью является гром во время выпадения снега.
• Молния не всегда сопровождается громом. В апреле 1885 года пять молний ударили в памятник Вашингтону во время грозы, грома так никто и не услышал.

Осторожно, молния!

Молния — это довольно опасное природное явление , и лучше от нее держаться подальше. Находясь в помещении во время грозы, нужно избегать воды. Это отличный проводник электричества, поэтому не стоит принимать душ, мыть руки, посуду или стирать. Не стоит пользоваться телефоном, так как молния может ударить по внешним телефонным линиям. Не включать электрическое оборудование , компьютеры и бытовую технику во время шторма. Зная, что такое гром и молния, важно правильно вести себя, если вдруг гроза застала врасплох. Стоит держаться подальше от окон и дверей. Если кого-то ударила молния, нужно позвать на помощь и вызвать скорую.

Все знают, что такое гроза — это сверкание молнии и грохот грома. Многие люди (особенно дети) даже очень ее боятся. Но откуда же берутся гром и молния? И вообще, что это за явление такое?

Гроза — это и впрямь довольно неприятное и даже жутковатое природное явление, когда мрачные, тяжелые тучи закрывают собой солнце, сверкает молния, грохочет гром, а с неба потоками льет дождь…

А звук, возникающий при этом, — не что иное, как волна, вызванная сильными колебаниями воздуха. В большинстве случаев громкость увеличивается к концу раската. Это происходит из-за отражения звука от облаков. Вот это и есть гром.

Молния — это очень мощный электрической разряд энергии. Она возникает в результате сильной электризации туч или земной поверхности. Электрические разряды происходят либо в самих облаках, либо между двумя соседними облачками, или же между облаком или землей. Процесс возникновения молнии разделяют на первый удар и все последующие за ним. Причина в том, что самый первый удар молнии создает путь для электорического разряда. В нижней части тучи накапливается отрицательный электрический разряд. А земная поверхность обладает положительным зарядом. Поэтому электроны (отрицательно заряженные частицы, одни из основных единиц вещества), расположенные в туче, как магнитом притягиваются к земле и устремляются вниз. Как только первые электроны достигают поверхности земли, создается свободный для пропуска электрических разрядов канал (своеобразный проход), по которому оставшиеся электроны устремляются вниз. Электроны возле земли первыми уходят из канала. На их место спешат попасть другие. В результате, создается условие, при котором весь отрицательный разряд энергии выходит из тучи, создавая мощный поток электричества, направленный в землю.

Именно в такой момент и происходит вспышка молнии, которая сопровождается раскатами грома. Наэлектризованные облака создают молнию. Но далеко не в каждом облаке содержится достаточная мощность, для того, чтобы пробить атмосферный слой. Для проявления силы, стихии необходимы определенные обстоятельства.

Грозовым может считаться облако, высота которого достигает нескольких тысяч метров. Низ тучи располагается у земной поверхности, температурный режим там выше, чем в верхней части облака, где капли воды способны замерзать. Массы воздуха находятся в постоянном движении.Теплый воздух уходит вверх, а холодный – опускается. При движении частиц они электризуются,то есть напитываются электричеством. В разных частях облака накапливается неодинаковый запас энергии. Когда ее становится слишком много, происходит вспышка, которую сопровождают раскаты грома. Это и есть гроза Какие бывают молнии? Кто-то может подумать, что молнии все одинаковые, мол гроза и есть гроза. Однако, существует несколько видов молний, которые очень отличаются друг от друга. Линейная молния – это наиболее часто встречающаяся разновидность. Она выглядит как перевернутое разросшееся дерево. От главного канала (ствола) отходит несколько более тонких и коротких «отростков».

Длина такой молнии может достигать до 20 километров, а сила тока — 20 000 ампер. Скорость ее движения составляет 150 километров в секунду. Температура плазмы, наполняющей канал молнии, доходит до 10 000 градусов. Внутриоблачная молния — возникновение этого вида сопровождается изменением электрических и магнитных полей, и излучением радиоволн.Такую молнию с наибольшей вероятностью можно встретить ближе к экватору. В умеренном климате она появляется крайне редко. Если в облаке находится молния, то заставить ее выбраться наружу может и посторонний объект, нарушающий целостность оболочки, например наэлектризованный самолет. Ее длина может колебаться от 1 до 150 километров. Наземная молния — Это самый продолжительный по времени вид молнии, поэтому последствия от нее могут быть разрушительными.

Поскольку на ее пути встречаются преграды, чтобы их обойти, молния вынуждена менять свое направление. Поэтому земли она достигает в виде небольшой лестницы. Скорость ее движения составляет примерно 50 тысяч километров в секунду. После того как молния пройдет свой путь, она на несколько десятков микросекунд, заканчивает движение, при этом ее свет ослабевает. Затем начинается следующая стадия: повторение пройденного пути.

Самый последний разряд превосходит по яркости все предыдущие, а сила тока в нем может достигать сотен тысяч ампер. Температура же внутри молнии колеблется в районе 25 000 градусов. Спрайт-молния. Эта разновидность была открыта учеными относительно недавно — в 1989 году. Данная молния очень редкая и была обнаружена совершенно случайно.Тем более, что длится она всего лишь какие-то десятые доли 1-й секунды. От других электрических разрядов Спрайт отличается высотой, на которой она появляется – примерно 50-130 километров, в то время как другие виды не преодолевают 15-километровый рубеж.Кроме того, спрайт-молния отличается огромным диаметром, который может достигать 100 км. Выглядит такая молния как вертикальный столб света и вспыхивает не по одиночке, а группами. Ее цвет может быть разным, и зависит от состава воздуха: ближе к земле, где больше кислорода, она зеленая, желтая или белая.А под влиянием азота, на высоте более 70 км, она приобретает ярко-красный оттенок.

Жемчужная молния. Эта молния, также, как и предыдущая, является редким природным явлением. Чаще всего она появляется после линейной и полностью повторяет ее траекторию. Она представляет собой шары, находящиеся на расстоянии друг от друга и напоминающие собой бусы. Шаровая молния. Это особая разновидность. Природное явление, когда молния имеет форму шара, светящего и плывущего по небу. В этом случае траектория ее полета становится непредсказуемой, что делает ее еще опаснее для человека.

В большинстве случаев, шаровая молния возникает в сочетании с другими видами. Однако известны случаи, когда она появлялась даже в солнечную погоду. Размер шара может быть от десяти до двадцати сантиметров.

Цвет ее бывает голубой, либо оранжевый или белый. А температура настолько велика, что при неожиданном разрыве шара окружающая его жидкость испаряется, а металлические или стеклянные предметы плавятся. Шар такой молнии способен существовать довольно длительное время. При перемещении он может неожиданно сменить свое направление, зависнуть в воздухе на несколько секунд, резко отклониться в одну из сторон. Она появляется в одном экземпляре, но всегда неожиданно. Шар может спуститься с туч, или внезапно появиться в воздухе из-за столба или дерева. И если обычная молния может лишь ударить во что-либо — дом, дерево и т.д, то шаровая молния способна проникать внутрь замкнутого пространства (например комнату) через розетку, или вклученные бытовые приборы — телевизор и т.д.

Какие молнии считаются наиболее опасными?

Обычно за первым ударом грома и молнии следует второй. Это связано с тем, что электроны на первой вспышке создают возможность второму прохождению электронов. Поэтому последующие вспышки происходят одна за другой почти без временных промежутков, ударяя в одно и то же место.

Появляющаяся из тучи молния своим электрическим разрядом способна причинить серьезный вред человеку и даже убить. И даже если ее удар не попадет прямо в человека, а придется рядом, последствия для здоровья могут быть очень плохими. Чтобы обезопасить себя, необходимо соблюдать некоторые правила: Так во время грозы ни в коем случае нельзя купаться в реке или море! Непременно нужно всегда находиться на суше.

При этом необходимо быть как можно ближе к поверхности земли. То есть не нужно забираться на дерево и уж тем более стоять под ним, особенно если оно одно посреди открытого места. Кроме того, нельзя пользоваться любыми мобильными устройствами (телефонами, планшетами и т.д.), потому что они могут притягивать к себе молнию.

UCAR Центр естественнонаучного образования

Суперячейка, самая большая из всех гроз, может порождать торнадо.
Кредит: UCAR

Представьте себе грозу — тяжелые капли дождя бьют по крыше, в окна сверкают молнии, гремит гром, собака скулит из своего укрытия под вашей кроватью. А теперь представьте две тысячи гроз.

Прямо сейчас, в этот самый момент, по всему миру происходит около двух тысяч гроз. Несмотря на то, что грозы являются обычным явлением, они по-прежнему представляют собой драматические события с сильным дождем, градом, ветром, молниями, громом и даже торнадо.

Грозы образуются, когда теплый влажный воздух переходит в холодный. Теплый воздух становится холоднее, в результате чего влага, называемая водяным паром, образует маленькие капли воды — процесс, называемый конденсацией. Охлажденный воздух опускается ниже в атмосфере, нагревается и снова поднимается. Этот контур поднимающегося и опускающегося воздуха называется конвекционной камерой . Если это произойдет в небольшом количестве, сформируется облако. Если это произойдет с большим количеством воздуха и влаги, может образоваться гроза.

Анатомия грозы

Грозы могут состоять из одной конвективной ячейки, нескольких конвекционных ячеек или даже одной чрезвычайно большой и мощной конвекционной ячейки.Ниже приводится описание трех типов гроз, классифицированных по их структуре: одноклеточные, многоэлементные и суперячейки.

• Однокамерные грозы: Грозы, создаваемые только одной конвекционной ячейкой в ​​атмосфере, называются одноклеточными грозами. Большинство из них небольшие, длятся всего около часа, и их еще называют обычными грозами. Эти штормы часто образуются летом и включают в себя возвышающиеся кучево-дождевые облака, которые могут достигать высоты 12 километров в атмосфере.Дождь и молния — обычное явление. Иногда выпадает град.
• Многоячеечные грозы: Некоторые грозы возникают из-за множества конвекционных ячеек, движущихся как единое целое. Это называется многоклеточными грозами. Часто конвективные ячейки объединяются в группу, каждая из которых находится на разной стадии грозового цикла. Многоклеточные бури вдоль холодного или теплого фронта, когда теплый воздух выталкивается высоко в атмосферу над холодным воздухом, часто образуют линию, называемую линией шквала.Линия шквала может достигать 600 миль (1000 км) в длину. Сильные порывы ветра часто дуют незадолго до шторма.
• Supercell Грозы: Грозы с глубокими вращающимися восходящими ветрами, называемые суперячейками, очень большие и длятся часами, выпуская огромное количество дождя, а иногда даже град размером с бейсбольный мяч. Они включают в себя быструю конвекцию — воздух поднимается вверх со скоростью 175 миль (280 км) в час. Вращение в суперячейках иногда образует сильные торнадо, самый крупный и разрушительный тип, потому что штормы очень продолжительны.Из одной грозы суперячейки может образоваться несколько торнадо. А облака разрастаются до 18 км в атмосфере. Суперячейки — наименее распространенный тип грозы.

Там, где воздух поднимается и образует грозу

Все грозы начинаются с того, что воздух поднимается в атмосферу, образуя конвекционную ячейку, но воздух можно поднимать по-разному. Еще один способ классифицировать грозы — по месту их образования и причине подъема воздуха. На рисунках ниже показаны три различных способа начала подъема воздуха: из-за горы или склона холма, в воздушной массе или на фронте шторма.

Орографические грозы вызываются воздухом, который поднимается вверх с горы или на склоне холма.

Грозы воздушных масс являются результатом локальной конвекции в нестабильной воздушной массе.

Фронтальные грозы происходят вдоль границ погодных фронтов (например, холодный фронт).

Как образуются грозы | Центр научного образования UCAR

Стадии развития, созревания и рассеивания грозы
Кредит: NOAA

Большинство гроз формируется в три стадии: стадия кучевых облаков , , когда формируются грозовые облака, , стадия зрелости когда шторм полностью сформирован, а затем стадия рассеяния , когда шторм ослабевает и распадается.

Стадия кучевых облаков

Когда теплый влажный воздух движется вверх с восходящим потоком, в атмосфере могут образовываться пухлые кучевые облака. При подъеме влага в воздухе конденсируется в капли воды. Облако будет продолжать расти, пока теплый воздух снизу продолжает подниматься.

Существует несколько способов образования восходящего потока теплого влажного воздуха. Иногда воздух нагнетается вверх по склону горы. Воздух также вытесняется вверх на погодных фронтах, где сталкиваются теплые и прохладные воздушные массы.Но часто восходящие потоки образуются без горы или фронта, чтобы направлять их — просто потому, что поднимается теплый воздух. Воздух у земли нагревается в течение дня, поскольку энергия Солнца нагревает землю, а затем воздух. Нагретый воздух поднимается выше в атмосфере, потому что теплый воздух имеет меньшую массу, чем холодный, что делает его легче.

Зрелая стадия

По мере того, как кучевое облако продолжает расти, крошечные капли воды внутри него также становятся больше, поскольку к каплям добавляется больше воды из поднимающегося воздуха.По мере того, как к нему добавляется больше воды, облако начинает выглядеть темным и серым. И растущие капли, составляющие облако, становятся тяжелыми. Капли дождя начинают падать сквозь облака, когда поднимающийся воздух больше не может их удерживать. Между тем, прохладный сухой воздух течет вниз в облаке, называемый нисходящим потоком, вытягивая воду вниз, как дождь. С восходящим, нисходящим потоком и дождем облако теперь называется кучево-дождевым облаком, а круговорот воздуха вверх и вниз называется грозовой ячейкой.

Движущийся воздух внутри облака накапливает электрические заряды, когда скользит мимо другого воздуха.Накопление электрических зарядов позволяет образовывать молнии, почти так же, как вы можете создать искру, шаркая ногами по ковру. Гром — это звук, который раздается при ударе молнии. Это часто случается после того, как вы видите удар молнии, потому что звук распространяется медленнее света.

Стадия рассеивания

Когда нисходящие потоки в облаке становятся сильнее восходящих потоков, шторм начинает ослабевать. Поскольку теплый влажный воздух больше не может подниматься, капли облака больше не могут образовываться.Шторм утихает с небольшим дождем, и облако исчезает снизу вверх. Для обычной грозы весь процесс занимает около часа. Сильные грозы, такие как суперячейки и линии шквалов, намного больше, мощнее и длятся несколько часов.

гроза | Определение, типы, структура и факты

Гроза , сильное кратковременное погодное нарушение, которое почти всегда связано с молнией, громом, плотными облаками, сильным дождем или градом и сильными порывистыми ветрами.Грозы возникают, когда слои теплого влажного воздуха поднимаются большим быстрым восходящим потоком в более прохладные области атмосферы. Там влага, содержащаяся в восходящем потоке, конденсируется, образуя возвышающиеся кучево-дождевые облака и, в конечном итоге, осадки. Столбы охлажденного воздуха затем опускаются к земле, ударяясь о землю сильными нисходящими потоками и горизонтальными ветрами. В то же время электрические заряды накапливаются на частицах облаков (каплях воды и льда). Разряды молнии возникают, когда накопленный электрический заряд становится достаточно большим.Молния нагревает воздух, через который проходит, так интенсивно и быстро, что возникают ударные волны; эти ударные волны слышны как раскаты и раскаты грома. Иногда сильные грозы сопровождаются закрученными воздушными вихрями, которые становятся достаточно концентрированными и мощными, чтобы образовывать торнадо.

гроза

Гроза с молнией.

© Пол Лэмпард / stock.adobe.com

Британская викторина

Молния: факт или вымысел?

Безопасны ли небоскребы от ударов молнии? Кристаллы льда помогают в производстве молний? Узнайте больше о самом электрическом явлении в природе в этой викторине.

Грозы, как известно, случаются почти во всех регионах мира, хотя они редки в полярных регионах и нечасты на широтах выше 50 ° N и 50 ° S. Таким образом, умеренный и тропический регионы мира являются наиболее подверженными риску. до грозы. В США районами максимальной грозовой активности являются полуостров Флорида (более 80 грозовых дней в году, а в некоторых районах более 100), побережье Мексиканского залива (60–90 дней в году) и горы Нью-Мексико (50 –80 дней в году).В Центральной Европе и Азии в среднем от 20 до 60 грозовых дней в году. Было подсчитано, что в любой момент в мире происходит около 1800 гроз.

В этой статье рассматриваются два основных аспекта гроз: их метеорология (то есть их формирование, структура и распространение) и их электризация (то есть генерация молний и громов). Для отдельного освещения связанных явлений, не охваченных в этой статье, см. Торнадо , шаровые молнии, бусовые молнии, а также красные спрайты и синие струи.

Грозовые образования и структура

Вертикальное движение атмосферы

Самые краткие, но сильные возмущения в ветровых системах Земли связаны с большими участками восходящего и нисходящего воздуха. Грозы не являются исключением из этого правила. Говоря техническим языком, считается, что гроза возникает, когда атмосфера становится «нестабильной к вертикальному движению». Такая нестабильность может возникнуть, когда относительно теплый легкий воздух перекрывается более прохладным и тяжелым воздухом. В таких условиях более холодный воздух имеет тенденцию опускаться, вытесняя более теплый воздух вверх.Если поднимается достаточно большой объем воздуха, образуется восходящий поток (сильный поток поднимающегося воздуха). Если восходящий поток влажный, вода конденсируется и образует облака; конденсация, в свою очередь, высвобождает скрытую тепловую энергию, дополнительно подпитывая восходящее движение воздуха и увеличивая нестабильность.

гроза: структура

Когда атмосфера становится достаточно нестабильной, чтобы сформировать большие мощные восходящие и нисходящие потоки (как показано красными и синими стрелками), образуется возвышающееся грозовое облако.Иногда восходящие потоки бывают достаточно сильными, чтобы расширить верхнюю часть облака до тропопаузы, границы между тропосферой (или нижним слоем атмосферы) и стратосферой. Щелкните значки в левой части рисунка, чтобы просмотреть иллюстрации других явлений, связанных с грозами.

Британская энциклопедия, Inc. Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишись сейчас

Когда в нестабильной атмосфере инициируются восходящие движения воздуха, поднимающиеся частицы теплого воздуха ускоряются по мере того, как они поднимаются через более прохладную среду, потому что они имеют меньшую плотность и более плавучие.Это движение может создать модель конвекции, при которой тепло и влага транспортируются вверх, а более холодный и сухой воздух транспортируется вниз. Области атмосферы, где вертикальное движение относительно велико, называются ячейками, а когда они переносят воздух в верхнюю тропосферу (самый нижний слой атмосферы), они называются глубокими ячейками. Грозы возникают, когда глубокие ячейки влажной конвекции организуются и сливаются, а затем производят осадки и, в конечном итоге, молнии и гром.

Восходящие движения могут быть инициированы в атмосфере разными способами. Распространенным механизмом является нагревание поверхности земли и прилегающих слоев воздуха солнечным светом. Если поверхностного нагрева достаточно, температура нижних слоев воздуха будет расти быстрее, чем верхних слоев, и воздух станет нестабильным. Способность земли быстро нагреваться — вот почему большинство гроз формируется над сушей, а не над океанами. Неустойчивость также может возникать, когда слои холодного воздуха нагреваются снизу после того, как они перемещаются по теплой поверхности океана или по слоям теплого воздуха.Горы также могут вызывать восходящее атмосферное движение, действуя как топографические барьеры, заставляющие подниматься ветры. Горы также действуют как высокоуровневые источники тепла и нестабильности, когда их поверхности нагреваются Солнцем.

Мировая картина повторяемости гроз

Грозы чаще всего происходят в тропических широтах над сушей, где воздух, скорее всего, быстро нагреется и образует сильные восходящие потоки.

Encyclopædia Britannica, Inc.

Огромные облака, связанные с грозами, обычно начинаются как изолированные кучевые облака (облака, образованные конвекцией, как описано выше), которые вертикально развиваются в купола и башни.Если имеется достаточная нестабильность и влажность, а фоновый ветер благоприятен, тепло, выделяемое при конденсации, еще больше усилит плавучесть поднимающейся воздушной массы. Кучевые облака будут расти и сливаться с другими ячейками, образуя огромное кучевое облако, простирающееся еще выше в атмосферу (6000 метров [20 000 футов] или более над поверхностью). В конечном итоге образуется кучево-дождевое облако с его характерной верхней частью в форме наковальни, вздымающимися сторонами и темным основанием. Кучево-дождевые облака обычно производят большое количество осадков.

Что вызывает грозу? | NOAA SciJinks — Все о погоде

Краткий ответ:

Всем грозам нужны одни и те же ингредиенты: влага, нестабильный воздух и подъемная сила. Влага обычно поступает из океанов. Неустойчивый воздух образуется, когда теплый влажный воздух находится у земли, а холодный сухой — выше. Лифт возникает из-за разницы в плотности воздуха. Он выталкивает нестабильный воздух вверх, создавая высокое грозовое облако.

Скачать постер этой анимации!

Стенограмма видеозаписи

Что вызывает грозу?

Вы, наверное, видели, как в город накатило большое грозовое облако.Трудно не заметить гром, молнию, проливной дождь и порывистый ветер!

Но откуда взялась эта гроза?

Все грозы проходят по одному и тому же рецепту. Для формирования этих штормов требуются три основных ингредиента:

Влага, нестабильный воздух и подъем.

Влага в воздухе обычно поступает из океанов, а районы, расположенные рядом с теплыми океанскими течениями, испаряют много влаги в воздух.

Из-за влаги в воздухе образуются облака.

Неустойчивый воздух образуется, когда теплый влажный воздух находится у земли, а холодный сухой воздух — вверху.

Чтобы создать грозу, нестабильный воздух должен подтолкнуть вверх.

Этот подъем обычно возникает из-за разницы в плотности воздуха. Более теплый и менее плотный воздух поднимается вверх, создавая подъемную силу.

По мере того, как воздух поднимается все выше и выше, грозовая туча становится все выше и выше. Грозовые облака могут подниматься в воздух на высоту до 10 миль!

В большом грозовом облаке теперь одновременно дуют сильные восходящие и нисходящие ветры.Они называются восходящими и нисходящими потоками.

Это самая опасная стадия шторма, когда возможны смерчи, град, ветер и наводнения.

Апдрафт продолжает подпитывать бурю теплым влажным воздухом. Но как только у шторма кончаются восходящие потоки, он начинает ослабевать.

По мере того, как шторм стихает, дождь и ветер становятся менее интенсивными.

И к концу все, что осталось — это голубое небо и вершина облаков в форме наковальни.

Уф! Рад, что все кончено!

Конечно, буря, вероятно, будет снова, но вам не о чем беспокоиться! Синоптики могут использовать метеорологические спутники, такие как спутники серии GOES-R NOAA, для наблюдения за облаками, когда они перерастают в грозы.Спутники GOES тоже опасаются молний.

Эти спутники постоянно следят за суровой погодой, и информация, которую они собирают, может помочь людям оставаться в безопасности во время штормов.

Суровая погода 101: Основы грозы

Суровая погода 101

Основы грозы

Подробнее об исследованиях грозы NSSL читайте здесь.

Что такое гроза?

Гроза — это ливень, во время которого вы слышите гром.Поскольку гром возникает из-за молнии, во всех грозах бывают молнии.

Почему я иногда слышу, как метеорологи используют слово «конвекция», говоря о грозах?

Обычно вызываемая нагревом поверхности, конвекция — это восходящее атмосферное движение, которое переносит вместе с собой все, что находится в воздухе, особенно любую влагу, имеющуюся в воздухе. Гроза — это результат конвекции.

Что такое сильная гроза?

Гроза классифицируется как «сильная», если она содержит одно или несколько из следующего: град размером один дюйм или больше, порывы ветра более 50 узлов (57.5 миль в час) или торнадо.

Сколько сейчас гроз?

По оценкам, ежегодно во всем мире бывает 16 миллионов гроз, и в любой момент происходит примерно 2000 гроз. Только в США ежегодно бывает около 100000 гроз. Около 10% из них достигают серьезного уровня.

Когда наиболее вероятны грозы?

Грозы наиболее вероятны в весенние и летние месяцы, а также в дневные и вечерние часы, но они могут происходить круглый год и в любое время.

Вдоль побережья Мексиканского залива, а также в юго-восточных и западных штатах большинство гроз случается во второй половине дня. Грозы часто случаются ближе к вечеру и ночью в штатах Равнин.

Какой ущерб может нанести гроза?

Многие опасные погодные явления связаны с грозами. При правильных условиях грозовые дожди вызывают внезапные наводнения, убивая ежегодно больше людей, чем ураганы, торнадо или молнии.Молния является причиной множества пожаров по всему миру каждый год и приводит к гибели людей. Град размером с мяч для софтбола повреждает машины и окна, а также убивает домашний скот, пойманный на открытом воздухе. Сильный (до 120 миль в час) прямолинейный ветер, связанный с грозами, сносит деревья, линии электропередач и передвижные дома. Торнадо (скорость ветра до 300 миль в час) может разрушить все, кроме самых искусно построенных сооружений.

Где сильных гроз наиболее распространены?

Самая большая суровая погодная угроза в США.С. простирается от Техаса до южной Миннесоты. Но ни одно место в Соединенных Штатах не является полностью безопасным от угрозы суровой погоды.

В чем разница между ЧАСОМ о сильной грозе и ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕМ о сильной грозе?

A Severe Thunderstorm WATCH выпущено метеорологами NOAA Storm Prediction Center, которые следят за погодой круглосуточно и без выходных по всей территории США в поисках погодных условий, благоприятных для сильных гроз.Часы могут охватывать часть состояния или несколько состояний. Часы и подготовят к суровой погоде и следите за обновлениями погодного радио NOAA, чтобы знать, когда будут выпущены предупреждения.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ о сильной грозе издают метеорологи вашего местного отдела прогнозов погоды Национальной службы погоды NOAA, которые круглосуточно наблюдают за обозначенной областью в поисках суровой погоды, о которой сообщили наблюдатели или на которые указывает радар. Предупреждения означают, что на пути урагана существует серьезная угроза жизни и имуществу. ACT теперь, чтобы найти безопасное убежище! Предупреждение может охватывать части округов или несколько округов, находящихся на пути опасности.

Как образуется гроза?

Для образования грозы требуются три основных ингредиента: влага, поднимающийся нестабильный воздух (воздух, который продолжает подниматься при толчке) и подъемный механизм, обеспечивающий «толчок».

Солнце нагревает поверхность земли, которая нагревает воздух над ней. Если этот теплый поверхностный воздух вынужден подниматься — холмы или горы, или области, где теплый / холодный или влажный / сухой воздух сталкиваются вместе, могут вызвать восходящее движение — он будет продолжать подниматься, пока он весит меньше и остается теплее, чем воздух вокруг Это.

По мере того, как воздух поднимается, он передает тепло с поверхности земли на верхние уровни атмосферы (процесс конвекции). Содержащийся в нем водяной пар начинает охлаждаться, выделяет тепло, конденсируется и образует облако. Облако в конечном итоге разрастается вверх в области, где температура ниже нуля.

Когда шторм разрастается в ледяной воздух, из капель замерзающей жидкости могут образовываться различные типы частиц льда. Частицы льда могут расти за счет конденсации пара (например, инея) и за счет сбора небольших жидких капель, которые еще не замерзли (состояние, называемое «переохлажденным»).Когда две частицы льда сталкиваются, они обычно отскакивают друг от друга, но одна частица может оторвать кусок льда от другой и захватить электрический заряд. Многие из этих столкновений создают большие области электрических зарядов, чтобы вызвать молнию, которая создает звуковые волны, которые мы слышим как гром.

Жизненный цикл грозы

У грозы есть три стадии в своем жизненном цикле: стадия развития, стадия зрелости и стадия рассеивания.Стадия развития грозы отмечена кучевым облаком, которое толкает вверх восходящий столб воздуха (восходящий поток). Кучевое облако вскоре выглядит как башня (называемая возвышающимся кучевым облаком), поскольку восходящий поток продолжает развиваться. На этом этапе дождя практически нет, но иногда бывают молнии. Гроза переходит в зрелую стадию, когда восходящий поток продолжает подпитывать шторм, но осадки начинают выпадать из шторма, создавая нисходящий поток (столб воздуха, толкающий вниз).Когда нисходящий поток и охлажденный дождем воздух распространяется по земле, он образует фронт порыва или линию порывистых ветров. Зрелая стадия — наиболее вероятное время для града, сильного дождя, частых молний, ​​сильных ветров и торнадо. В конце концов, образуется большое количество осадков, и восходящий поток преодолевается нисходящим потоком, начиная стадию рассеивания. У земли фронт порыва удаляется от бури на большое расстояние и отсекает теплый влажный воздух, питавший грозу.Интенсивность дождя уменьшается, но молнии остаются опасными.

Жизненный цикл грозы [+]

Как выглядит гроза?

Грозы могут выглядеть как высокие кочаны цветной капусты или могут иметь «наковальни». Наковальня — это плоское облако на вершине шторма. Наковальня образуется, когда восходящий поток (поднимающийся теплый воздух) достигает точки, в которой окружающий воздух имеет примерно такую ​​же или даже более высокую температуру.Рост облака резко прекращается и сглаживается, принимая форму наковальни.

Более суровая погода 101:

← Суровая погода 101 тип грозы →

Как образуются грозы? — BBC Science Focus Magazine

Все грозы начинаются с влажности и подъема теплого воздуха. Обычно это происходит в теплый летний день, когда более продолжительные солнечные часы нагревают землю. Теплый влажный воздух непосредственно над землей менее плотный, чем более прохладный и сухой воздух над землей, поэтому он поднимается вверх.

Когда он поднимается, водяной пар, который он содержит, начинает охлаждаться и конденсироваться в водяные капли. Это вызывает образование облака, а также выделяет тепло, давая воздуху толчок, когда он продолжает подниматься, создавая мощный восходящий поток.

Примерно через 30 минут нарастает громовая туча (кучево-дождевые), достигая высоты до 10 км. Выше этой высоты температура больше не снижается с высотой, а это означает, что поднимающаяся масса воздуха больше не движется вверх.Вместо этого он распространяется, создавая форму наковальни, типичную для грозовых облаков.

По мере того, как все больше водяного пара конденсируется внутри облака, капли воды сливаются и растут, в то время как частицы льда также образуются и объединяются в замерзающих верхних слоях облака. Как только капли воды и частицы льда станут достаточно тяжелыми, они начнут выпадать в виде дождя или града. Следуя за ними, они создают поток холодного воздуха, устремляющийся вниз, распространяясь и вызывая сильный ветер на уровне земли, а также понижая температуру.

Между тем, столкновения между кристаллами льда и каплями воды внутри облака сбивают электроны с капель воды и более легких кристаллов льда и переносят их на более крупные частицы льда.

По мере того, как более тяжелые отрицательно заряженные частицы опускаются, а положительно заряженные частицы поднимаются, верх и низ облака накапливают противоположные заряды. Это создает напряжение («разность потенциалов»), которое, если оно достаточно высокое, может разрядиться в так называемой «внутриоблачной» молнии (мы видим это как пластинчатую молнию).

Отрицательно заряженное основание облака также отталкивает электроны на земле, создавая там положительный заряд. Эта разность потенциалов может разрядиться в виде молнии «облако-земля». Быстрое нагревание и расширение окружающего воздуха вызывает характерный раскат грома, сопровождающий вспышку света.

Подробнее:

Жизненный цикл грозы

Обычная гроза (одиночная ячейка) в течение своего существования проходит через три фазы: кучевые облака, зрелость и рассеивание.Это может длиться от 30 минут до часа.

Почему меня это волнует? Если вы видите приближающуюся грозу, знание того, в какой стадии она находится, может помочь вам определить, какое влияние она окажет на окружающую вас территорию.

Я уже должен быть знаком с : Фронты, как формируются облака, типы осадков

---

Три основных ингредиента для роста и развития грозы — это нестабильность, влажность и подъемный механизм, о которых говорилось выше. темы.Приведенная ниже информация дополнительно объяснит развитие гроз, когда все эти ингредиенты доступны.

Рисунок A. Кучевые облака нарастающей грозы.

Жизнь типичной нетяжелой грозы проходит три стадии: кучевые, зрелые и рассеивающиеся. На первом этапе (кучевые облака) мы видим, как облако, которое станет грозой, начинает формироваться и расти из-за повышения температуры (или восходящего потока). Поднимающийся восходящий поток воздуха начнет охлаждаться и конденсироваться по мере подъема, а в случае грозы термик может подняться на десятки тысяч футов, прежде чем окончательно прекратится! На этом этапе могут начать формироваться маленькие капли дождя, которые попытаются упасть; однако поток ветра в восходящем потоке может подтолкнуть капли дождя выше в облако, вместо того, чтобы позволить им выпасть.На этом уровне капли дождя сталкиваются и объединяются в более крупные капли из-за бурлящей турбулентности в облаке.

В конце концов капли дождя станут достаточно большими и тяжелыми, чтобы упасть с облака на землю. Это знаменует начало второй стадии (зрелой). Термин «нисходящий поток» используется для описания дождя и прохладного воздуха, который начинает спускаться после грозы. Вы можете думать о нисходящем потоке как о капле холодного воздуха в облаке, которое движется к поверхности земли (противоположно восходящему потоку).Нисходящие потоки могут быстро изменить температуру в помещении за короткое время. Например, жарким летним днем ​​в Саттли, штат Калифорния, в 16:00 температура была невероятно высокой — 97 градусов. Однако после того, как через этот район прошла гроза, нисходящий поток понизил температуру до 57 градусов к 17:00, что составляет 40 градусов за один час! Однако большинство штормов охлаждают до более скромных 10-15 градусов из-за охлаждения испарением.

Рисунок B.Зрелая стадия грозы.

Когда нисходящий поток ударяется о землю, он начинает распространяться во всех направлениях. Когда это происходит, может образоваться фронт порыва. Фронт порыва в основном представляет собой границу, которая отделяет охлажденный дождем воздух от окружающего теплого воздуха, показанного на рисунке C. Иногда вдоль фронта порыва образуется грозно выглядящее шельфовое облако или рулонное облако. Как вы понимаете, ветер за фронтом порыва может быть очень сильным, иногда даже достигая сильной отметки.

Рисунок C.Фронт порыва, расположенный перед приближающейся грозой.

Во время зрелой стадии сильнейший дождь и (иногда) град выпадают из шторма. Пока восходящий поток может питать грозу теплым влажным воздухом, он будет продолжать расти и усиливаться. Тем не менее, нисходящий поток обычно в конечном итоге убивает грозу, поскольку он прекращает подачу восходящего потока теплого влажного воздуха. Как только это происходит, шторм переходит в свою последнюю стадию (Рисунок D).

Рисунок D.Рассеивающаяся стадия умирающей грозы.

Во время рассеивания восходящий поток очень слабый или отсутствует, а нисходящий поток является основной доминирующей силой в грозе. Гроза медленно утихает, оставляя за собой лишь тонкие облака, свидетельствующие о ее существовании. Весь этот процесс обычно проходит довольно быстро и длится от 30 минут до часа.

Во время сильной грозы этот цикл удлиняется из-за различий в притоке теплого влажного воздуха в грозу.Если восходящий поток наклонен, то дождь, который выпадает из облака, не прервет приток влажного воздуха, который является топливом для грозы, позволяя ему продолжаться в течение гораздо более длительного периода времени. Известно, что некоторые сильные грозы длятся часами и движутся со скоростью до 70 миль в час.

Хотите узнать больше?

Опасные суровые погодные условия, классификация грозы

Ссылки на национальные стандарты естественнонаучного образования:

Естественные науки в 7-м классе: 7.E.1.3: Объясните взаимосвязь между движением воздушных масс, систем высокого и низкого давления и фронтальными границами штормов (включая грозы, ураганы и торнадо) и другими погодными условиями, которые могут возникнуть.