Как ни странно, глобальные молнии не всегда ведут себя так разрушительно. Иногда они совершенно безвредны и не причиняют вреда людям, даже если касаются их тела. И они могут проникнуть в дом или кабину летящего самолета, не разрушая ничего вокруг — через стекло или обшивку.
Гроза — грозовые облака и молнии
Бури — суровые властители облаков! С детства многие люди с удивлением смотрят на облака. Гроза — грозовые облака и молнии, суть грозы в нашей истории. Почему летом бывает гроза, а зимой нет? Откуда берется буря?
80-летний мужчина помнит, как маленьким ребенком лежал в траве и наблюдал за «небесным парадом» облаков. Он вспоминает, что часто задавался вопросом, из чего сделаны облака. Были ли они сделаны из хлопка? Почему все они были разными? Один из них был похож на парусник, другой — на лошадь, которую обучили прыгать. А третий был похож на огромный замок. Маленький мечтатель был очарован облаками: они плыли без остановки и меняли свою форму и размер. Он говорит, что ему до сих пор нравится наблюдать за облаками, как будто они играют в небе в чехарду. Возможно, вам тоже понравится это простое хобби.
Кучевые и грозовые облака
- Кучевые и грозовые облака
- Почему бывает гроза
- Откуда берутся молнии
- Какие бывают молнии в грозу
- Польза грозы для природы
- Самая большая польза от грозы
- Град в грозу откуда берется
- Гроза и смерч
- Как защититься от грозы
- Как защитится от грозы под открытым небом
- Как защититься от грозы в помещении
Но чаще всего нас удивляют и поражают облака, которые «разговаривают».
Их называют гудящими облаками и грозовыми тучами. Высота этих темных и угрожающих облаков, несущих молнии, может достигать 16 километров и более. По мере роста они время от времени вспыхивают и громыхают — предвестник молнии.
Ночью здесь происходит игра света в сопровождении звука. Никакой человеческий фейерверк не сравнится с этим завораживающим зрелищем.
Поднимается ветер, идет дождь и обрывается, облако движется дальше, а жаждущая земля освежается живительным ароматом чистого дождя.
Гроза — грозовые облака и молнии
Сегодня человек может видеть планету Земля из космоса. Оттуда видно, что большая его часть покрыта ковром из облаков. Фред Хепгут писал: «Половина Земли, 250 миллионов квадратных километров, покрыта облаками, плоскими, шарообразными, трубчатыми, сплетенными, кружевными, пушистыми, разной прозрачности и толщины, плывущими, растекающимися, плывущими и тающими по всему миру.
В этом множестве облаков формируются штормы. На Земле ежегодно происходит 15 миллионов гроз, а каждый час — около 2 000 гроз. Грозовые облака образуются, когда плотный, холодный воздух поднимается над влажным, более тонким воздухом.
Тепло, атмосферный фронт и подъем грунта — все это способствует тому, что теплый, влажный воздух начинает подниматься сквозь холодный воздух. Воздушные потоки поднимаются вверх, и содержащиеся в них тепловая энергия и водяной пар образуют ветер и электричество.
Большинство атмосферных условий, необходимых для возникновения штормов, возникают в более низких широтах. Это объясняет, почему штормы наиболее распространены в Южной Америке и Африке, и почему Центральная Африка и Индонезия долгое время считались регионами с самыми сильными штормами в мире. В Кампале в Уганде зафиксировано 242 грозовых дня в году. Но штормы случаются и во многих других частях света.
Что это такое
Откуда берется буря и что она собой представляет? Гроза — это тип осадков, при которых электрические разряды, т.е. молнии, образуются в облаках, над и под ними. Град, сильный ветер и проливные дожди — обычное сопровождение грозы. В любой момент времени на Земле регистрируется более тысячи гроз различной интенсивности. Большинство из них происходит на континентах, большая часть — в тропических широтах на экваторе. Интенсивность данных зависит от местоположения района, где регистрируется явление. Наиболее опасные штормы возникают в горных районах.
А как формируются штормы, в какое время года? Это природное явление обычно происходит в теплое время года. И его сила напрямую зависит от положения солнца. В средних широтах самые сильные штормы отмечаются во второй половине дня. Их основными предшественниками являются кучево-дождевые облака и слабый ветер. Эти облака легко отличить от других по их темному цвету и характерной форме: Они вертикально вытянуты, а их верхняя часть заканчивается наковальней.
Образование грозовых туч
Откуда же берутся грозы, из каких облаков они образуются и как они формируются? Мы видим грозу только тогда, когда на небе все «идет хорошо», т.е. условия благоприятны для образования кучевых облаков.
Кучево-дождевые облака сначала проходят стадию созревания, во время которой облако развивается. Затем следует фаза распада, во время которой можно наблюдать выпадение осадков и электрические разряды.
Для образования грозовых облаков необходимы восходящие потоки влаги, причем в больших количествах. Это возможно только в том случае, если облако образуется вблизи массы воды в горной местности. Поднимаясь от земной поверхности, воздушные массы поднимаются вверх и образуют облака. В ходе этого процесса могут образовываться четыре типа облаков:
- Одноячейковые. Такие облака почти незаметны.
- 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.
- Линейные многоячейковые. При этом виде облаков наблюдается сильный порывистый ветер, который сопровождает грозу. Однако само явление грозы не особо опасно и не сильное.
- 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 формируется шторм, он классифицируется как интрамассивный или фронтальный. В последнем случае явление вызвано появлением теплого или холодного фронта, в то время как в первом случае происходит потепление атмосферы. Независимо от типа грозы, это явление длится недолго, около получаса, хотя грозовое облако может распространяться по горизонтали на десятки километров, а по вертикали — до двадцати километров. Если облака большие, гроза может длиться часами.
Отличие молнии и грозы
Молния — это красивое природное явление, одно из проявлений грозы, возникающее в результате заряда ледяных хлопьев или капель воды в облаке с разным зарядом. Когда наэлектризованные частицы в облаке становятся многочисленными и приближаются друг к другу, они разряжаются и высвобождают огромное количество энергии. Ударная волна сопровождается звуком в виде грома. Гроза состоит из молнии, грома, дождя и других проявлений стихии, а молния — это просто электрический разряд, который возникает, когда накопленное напряжение проходит по узким дорожкам между положительно и отрицательно заряженными частицами в облаке.
Что такое молния
Молния — это огромный атмосферный разряд, сопровождающийся вспышкой света и звуком. Каналы молний в небе напоминают светящиеся ветви дерева.
Формирование канала почти всегда происходит несколько раз: за одной вспышкой следует от 2-3 до нескольких десятков новых.
Как появляется молния
Большинство разрядов молнии исходит из кучево-дождевого облака или, реже, из большого облака со слоистым дождем. Возникновение природного явления обнаруживается внутри облака, между заряженными облаками, между облаком и наземными объектами. Напряжение молнии характеризуется невообразимо высокими значениями. Если вы скажете, сколько вольт в молнии, вы произнесете пугающее число — 1 миллион на метр.
Когда полосы с разными зарядами сталкиваются в облаке, поскольку частицы льда и кварцевой породы движутся в противоположных направлениях, электроны и ионы образуют канал в местах столкновения. Заряженные частицы движутся по этому каналу и образуют разряд молнии. Вот откуда берутся молнии.
Мы можем четко сказать, из чего состоят разряды молнии — из электричества. При образовании одного канала высвобождается энергия, достаточная для непрерывного питания 100-ваттной лампочки в течение 90 дней. Ток разряда варьируется от 10 до 100 тысяч ампер. Температура канала достигает 30000°C (т.е. в пять раз выше температуры солнца в момент вспышки).
Какие бывают молнии
По определению, молния — это разряд между определенными объектами. Сбросы делятся на различные типы в зависимости от их пространственного и физического расположения. Ниже перечислены наиболее распространенные типы молний:
- Линейная молния – самая распространенная. Выглядит как повернутое кроной вниз дерево: от главного канала отходят «нити»:
Канал в длину может достигать 20 км. Скорость прохождения заряда – 150 км/с. Линейная молния иногда представляет собой несколько параллельных «нитей». Может проходить между тучей и земной поверхностью, между близкорасположенными облаками. Горизонтальный вариант (от облака к облаку) отличается более высокой мощностью. - Внутриоблачные молнии испускают радиоволны, вызывают изменение электрического и магнитного поля:
Их можно заметить в грозовом небе в экваториальных областях. В умеренных широтах – редкое явление. Молния, достигающая в длину 150 км, бьет исключительно внутри облака, может выйти из него, только если притянется наэлектризованным металлическим предметом (шпилем, летящим самолетом). - Наземные молнии проходят несколько этапов формирования. На первом этапе свободные электроны, находящиеся в воздушном пространстве, под действием электрического поля разгоняются до высоких скоростей, устремляются к земле, сталкиваясь с воздушными молекулами. Так возникают стримеры – электрические лавины – слитые между собой каналы, образующие яркую вспышку. На втором этапе стример, огибая воздушные препятствия, достигает земной поверхности. На доли секунды свечение ослабевает. Далее идет третий этап: пройденный путь повторяется. Последний разряд ярче всех предыдущих. Из-за длительного существования такая молния считается самой разрушительной.
- Шаровая молния. Выглядит как светящийся шарообразный объект, характеризующийся хаотичным движением, способный проникать в помещения, взрываться при столкновении с предметами:
- Вулканическая. Природа молнии такого вида связана не с атмосферным зарядом, а образующимся при извержении вулкана. Разряды наблюдаются над раскаленным жерлом:
- Спрайтовая. По форме напоминает медузу:
Описание грозы такого типа скудное, поскольку вид малоизученный, формирующийся над облаками, невидимый земному наблюдателю. - Пунктирная. Тоже редкий и малоизученный вид. Канал прерывается в нескольких местах, визуально выглядит как начертанный в небе пунктир.
- Жемчужная. Красивый и редкий вид. Обычно образуется после линейной, идет по ее траектории. Канал представляет собой цепь из светящихся шаров. При такой молнии раскаты бывают у грома самые сильные и устрашающие:
Что такое гром
Молния — это акустическое сопровождение молнии в атмосфере. Происхождение этого явления связано с колебаниями температуры воздуха. При разряде воздушная масса нагревается до такой степени, что взрывается с громким звуком. Вот откуда берутся молнии.
Как появляется гром
В течение нескольких минут после выброса давление в воздуховоде чрезмерно возрастает, и воздушная масса нагревается до нескольких десятков градусов. Канал, по которому передается электрический заряд, проходит до самой земли. Искра испускается с поверхности земли в противоположном направлении. Заряды соединяются, и ток течет к облаку. При прохождении тока температура в канале повышается до более чем 250 000 градусов. При такой невероятной температуре молекулы воздуха взрываются с огромной скоростью и образуют сверхзвуковую волну. Результатом процесса является взрыв воздуха.
Если молния и гром находятся недалеко, можно услышать один грохот. Когда гроза находится далеко, слышно много раскатов грома, их эхо отражается от неровностей земли.
Интересно узнать, почему зимой не бывает гроз и почему грозы вообще не бывает. Для образования электрических зарядов жидкости в атмосфере должны находиться в трех состояниях: Водяной пар, капли и кристаллы льда. Одновременное возникновение трех кумулятивных состояний возможно только в теплое время года. Зимой как в нижних, так и в верхних слоях атмосферы нет ни жидкости, ни водяного пара. Зимний воздух сухой, осадки выпадают в небольшом количестве. Поскольку электрический разряд отсутствует, молнии и грозы зимой невозможны. Однако, вопреки распространенному мнению, осенние грозы все же случаются.
Почему сначала молния, потом гром
Когда наблюдатель видит множество разрядов в небе во время грозы, бывает трудно определить, что предшествует молнии или грому. Сначала наблюдатель видит молнию, затем слышит гром. Причина этого в том, что световая волна распространяется быстрее звуковой. Утверждение о том, что гром предшествует грому, является ложным. Очевидцы слышат только всплеск предшествующей молнии, а затем сразу же видят следующую вспышку.
Предполагается, что, отсчитывая секунды от разряда до вспышки, можно узнать, на каком расстоянии от наблюдателя находится центр тяжести грозы. Это не является математически определенным. Скорость звука составляет около 330 метров в секунду. Это означает, что звук проходит один километр за 3 секунды. Поэтому, чтобы рассчитать расстояние до грома, нужно посчитать секунды между разрядом и грохотом, а затем умножить на 330.
Бывают случаи, когда разряды светятся, но грома не слышно. Это природное явление называется «тихая буря». Она возникает, когда молния ударяет на высоте более 20 километров. Звуковая волна просто не достигает земли.
Существует и противоположное явление — инертная буря. Вы слышите гром, но не видите молнии. Существование грома без молнии невозможно, только в этом случае разряды не видны наблюдателю.
Приметы о громе
- Если от грома убит мужчина, значит он был праведным, а если женщина, то она была грешной;
- Во время первого грома необходимо покатить крупный камень и потереть грудь и плечи о березу, либо обнять ее, так можно обеспечить защиту от боли груди и рук на весь год;
- Тем, кто часто питается гнилым хлебом, не страшен гром. Вот почему тем, кого гром пугает, нужно при каждой удобной возможности кушать заплесневелый хлеб;
- Услышав первый гром, необходимо упасть на землю, ерзать и притворно кричать о боли в животе, чтобы тот не беспокоил весь год;
- Если при первом громе снег еще не растаял, то лето обещает быть холодным;
- Если же он прогремит когда лед еще не растаял на реках и озерах, то холодную весну сменит холодное и бурное, но при этом весьма богатое на урожай лето, которое столь благоприятно для здоровья человека;
- Первый гром делает хрен сладким;
- Кто будет шуметь в Георгиев день (а он 23 марта), того ударит гром;
- Глухой гром сулит плохую погоду;
- Зимний– сильные ветра;
- Северный– холодное лето;
- Южный – теплое лето;
- Утренний – лето не очень теплое, не очень холодное;
- Если впервые в году гром прогремел в полдень и с теплого края, то лето должно быть теплым и плодородным;
- Если же его слышно вечером и с холодной стороны, то стоит ожидать теплое лето, но холодную и опасную для озимых осень;
- Услышав первый гром, нужно постучать по голове кулаком трижды и сказать: «Железная голова», так голова не заболит весь год;
- Во время первого грома подлезают под воз и поднимают его поясницей, чтобы спина с поясницей не болели;
- Также грызут камень, заслышав первый гром, чтобы зубы не беспокоили весь год;
- Целуют землю, чтобы грома не бояться;
- Выбегают на улицу и умываются дождевой водой, при этом нужно надеть золотое кольцо на палец, либо схватить карман с деньгами, и произнести: «При деньгах!» — это к богатству;
- При сильных раскатах грома, необходимо трижды перекрестить окно Евангелием, раскрыть его и так поставить на восток, чтобы гром утих;
- Умываются из серебра при громе, чтобы быть здоровым и красивым;
Поскольку молния ассоциировалась с победой природных сил весны и лета над смертельными силами зимы, считалось, что она влияет на жизнь людей в следующем году. Часто предзнаменования первых бурь были связаны с громом. Наши предки верили, что она отгоняет все болезни и надежно защищает человека от болезней в течение всего года. Были определенные ограничения: Сила первой молнии могла быть использована только для того, чтобы отогнать чуму. Конечно, народные приметы не являются окончательной истиной, но в них заключена мудрость наших предков.
Каждый сам решает, насколько он верит в эти суеверия, но прислушаться к ним должен каждый, потому что каждая примета имеет свое объяснение и значение, а также свою историю происхождения.
Что представляет собой грозовое облако
Первая фаза образования селя происходит в сухую и жаркую погоду, когда в воздухе скапливается большое количество водяного пара, а земля достаточно теплая. Теплый воздух поднимается вверх, где встречается с холодными воздушными массами. В результате возникает конвекция и формируются кучевые облака, которые в конечном итоге перерастают в грозы.
Сильной грозе всегда предшествует затишье в ветре, когда температура повышается и становится очень влажно. Затем влажность повышается, начинает дуть ветер, и горизонт темнеет. На третьей стадии грозовая туча полностью созревает, выпадает дождь и возникают сильные порывы холодного ветра. Затем облако распадается, уменьшается в размерах и рассеивается.
Физические характеристики грозовых облаков
Согласно наблюдениям, время жизни грозового элемента составляет не более 40 минут. Множество таких ячеек образуют единую грозовую ячейку, которая длится около часа. Крупномасштабные штормы могут достигать в диаметре 20-30 км и продолжаться одновременно несколько часов.
Восходящие и нисходящие потоки
За один шторм эти потоки никогда не превышают 9 км и имеют диаметр от 0,5 до 2 км. Чем выше восходящий поток поднимается от земли, тем выше его скорость и тем меньше его диаметр. На нисходящие потоки влияет дождь, и они более холодные.
В разгар шторма течения накладываются друг на друга и движутся с одинаковой силой и скоростью. Когда буря стихает, интенсивность нисходящего потока увеличивается, а восходящий поток иссякает.
Шквалы
Шквал — это внезапное, порывистое, но кратковременное усиление скорости ветра. Он вызывается кратковременным изменением атмосферного давления в сторону повышения или понижения. Типичный шторм может развивать скорость до 60 м/с и имеет внушительный диаметр.
Существуют также так называемые микроштормы, которые вызываются нисходящими потоками воздуха. Они длятся недолго, не более 5 минут, но скорость ветра составляет более 80 м/с. Они часто сопровождаются сильными дождями и градом.
Вертикальное развитие
Кучево-дождевые облака — это облака, которые развиваются вертикально или являются конвективными облаками. Они могут проникать во всю тропосферу и в некоторых случаях достигать стратосферы. По мере приближения грозового облака оно становится тяжелее окружающего воздуха и уже не поднимается вверх, а начинает расти вбок. Из этих облаков формируются самые сильные грозы со шквалами, ливнями, торнадо и градом.
Турбулентность
Она возникает в результате смешения восходящих и нисходящих потоков в грозовом облаке. Именно поэтому самолетам не разрешается летать в районах, где скопилось много дождевых облаков. G (ускорение под действием силы тяжести) используется в качестве единицы измерения турбулентности.
Механизм электризации
Как уже упоминалось, из-за разницы температур в облаках образуются не только капли воды, но и кристаллы льда разных размеров. Вода и мелкие кристаллы льда заряжены положительно, а крупные кристаллы льда заряжены отрицательно. В результате кучево-дождевое облако электризуется и превращается в грозовое облако.
Что такое молния
Сильный разряд электричества в атмосферу — неотъемлемая часть настоящего шторма. Он всегда сопровождается молнией и бывает разных цветов. Если молния красная, то в облаке идет дождь, а если синяя, то еще и град. Белые молнии всегда появляются в сухом воздухе. Молнии и грозы — захватывающие, но чрезвычайно опасные атмосферные явления.
Напряжение одного разряда составляет не менее 10 миллионов вольт.
Аргентина — самое молниеопасное место на Земле
Уже в 21 веке ученые использовали спутник НАСА TRMM для определения наиболее опасных районов Земли, где грозы наиболее сильные и частые. Аргентина и все районы к востоку от Анд оказались своего рода столицей бурь, где влажный теплый воздух встречается с сухим холодным воздухом.
Особенно поразительно то, что штормы часто происходят в некоторых засушливых районах на северной оконечности Австралии, на полуострове Индостан и даже в южной Сахаре. Таким образом, ученые разрушили клише, согласно которому гром и молния неотделимы от дождя. Они обнаружили, что в более дождливых регионах Земли грозы случаются чаще, но они относительно слабее.
Исследование также показало, что наиболее разрушительные грозы и штормы происходят над сушей, а не над морями и океанами. Более того, во многих районах шторм является чисто сезонным явлением. Они преобладают летом и стихают зимой.
Интересные факты о молниях
- Средняя длина молнии — 2,5 км. Некоторые разряды простираются в атмосфере на расстояние до 20 км.
- Молнии также были зафиксированы на Венере, Юпитере, Сатурне и Уране. Молнии Сатурна в 1 млн раз сильнее земных.
- Воздух в зоне канала молнии практически мгновенно разогревается до температуры 25 000—30 000°С.
- От удара молнии в мире в среднем погибает около 3000 человек ежегодно.
- Из деревьев молнией чаще всего поражаются тополя (27%), груши (20%), липы (12%), ели (8%), а кедровые составляют только 0,5%.
Молнии Кататумбо
Если для большинства населения Земли молния — явление относительно редкое, а то и вовсе нередкое, то для жителей озера Маракайбо (Венесуэла) и прилегающих территорий ситуация совершенно иная. Молнии, озаряющие небо, здесь такая же часть повседневной жизни, как звезды или луна. Долгое время никто не обращал внимания на разряды молний. Мы привыкли к этому.
В районе впадения реки Кататумбо в озеро Маракайбо молнии бьют от 1,2 до 1,65 миллиона раз в год (!), и «фейерверки» часто длятся до 10 часов в день. И не только в плохую погоду, которая бывает почти половину дней в году, но и при нормальных условиях. Не только ночью, но и днем.
Знаменитую молнию Кататумбо можно наблюдать почти постоянно; она вспыхивает 7-10 часов в сутки!
Это удивительное природное явление известно как молния Кататумбо или по-испански Relampago del Catatumbo. Слово catatumbo можно перевести как «вечная молния в небе», что абсолютно верно.
Несмотря на впечатляющую интенсивность, местные молнии характеризуются тем, что они тихие и мечутся по небу на высоте 10 километров. Плотность атмосферы там во много раз выше, поэтому звуковые волны гораздо слабее и менее проницаемы. На такой высоте удивительные огненные фигуры можно увидеть в разных местах: на островах Маргарита, на Арубе и на полуострове Парагуана (штат Фалькон). Молния обычно бьет между облаками и редко достигает земли.
Большинство ученых считают, что высокая активность молний связана с большим количеством горючих газов, которые скапливаются в бассейне моря Маракайбо, богатом нефтью.
Другой возможной причиной является ионизированный метан, образующийся в результате разложения органических веществ на болотах, который вытекает из реки Кататумбо и попадает в озеро. В результате над озером образуются облака горячего газа. Они поднимаются в верхние слои атмосферы и взаимодействуют с мощными холодными воздушными массами из Анд.
Когда в январе 2010 года молния внезапно исчезла, жители венесуэльского штата Зулия забеспокоились и решили, что это плохой знак. Позже выяснилось, что отсутствие молний было вызвано сильной засухой в этом районе. Когда дожди возобновились, вода из реки снова достигла болот. К апрелю все пришло в норму. Молния дергалась с прежней силой.
Многие исследователи стараются избегать проблем, связанных с изучением огненных шаров, чтобы их не считали научными выбросами. Ученые, посвятившие свои исследования этому явлению, часто становятся аутсайдерами в научном мире.
Тем не менее, такие гениальные ученые, как Н. Тесла, П. Капица, К. Циолковский и многие другие, отважились исследовать это загадочное явление.
«Плазменная лампа» — пока единственный способ наблюдения за «поведением» ионизированного газа.
В США был проведен опрос среди сотрудников одной из лабораторий компании Union Carbide Nuclear (Оак Ридж) и исследовательского центра NASA. Из 20 000 человек, принявших участие в опросе, в итоге было отобрано около 600 свидетелей, видевших молнию.
Оценив анкеты НАСА, ученые смогли доказать, что в двух из пяти случаев обычной молнии появлялась шаровая молния. Диаметр последних часто составляет 20-30 см, но встречались и огромные экземпляры диаметром до 100 метров! Однако чаще всего встречаются шаровые молнии диаметром в несколько сантиметров. Некоторые ученые считают, что шаровая молния возникает, когда кончик линейной молнии не достигает земли. Также было установлено, что в двух из трех случаев молния исходит от радиоприемников, розеток, телевизоров, обогревателей, телефонов и даже гвоздей, вбитых в стену — по сути, металлических проводников.
Исследование, проведенное в США, показало, что в девяти случаях из десяти молния имеет форму белой, голубоватой, желтой, оранжевой, зеленоватой или красной сферы (с аурой или без нее). Иногда, однако, сферическая форма искажается под воздействием воздушных потоков или электрических полей: Молния становится эллиптической или грушевидной формы, а иногда полностью деформируется. Два очевидца наблюдали молнию в форме кольца.
СССР также интересовался феноменом шаровой молнии (как и другими загадочными объектами) в прошлом веке. Так, Центр аномальных аэрокосмических явлений Министерства обороны СССР в 1970-х годах издал секретную директиву. В нем говорилось, что наблюдения за необычными объектами должны фиксироваться в специальных журналах, а начальство должно быть поставлено в известность.
Наблюдение и исследование шаровых молний проводилось систематически до 1991 года не только вооруженными силами, оснащенными самым современным оборудованием, но и различными научными институтами по их просьбе. Обработав полученный материал, ученые даже смогли выделить «самые популярные» участки молний. К ним относятся Карелия, Воронежская область, некоторые районы Подмосковья, Алтай и страны Балтии, а также печально известные Медведицкие горы. Последний расположен в Волгоградской области и считается вторым регионом в мире (после Малайзии), где наиболее часто наблюдаются молнии и другие аномальные явления.
Почему возникает гроза
Известный русский поэт Тютчев вспоминал майскую башню в стихах. Драматург Островский назвал свою пьесу «Гроза». А на уроках физики рассказывается об электрических зарядах и разности потенциалов, связанных с громом и молнией. Почему и откуда берется гроза и какую опасность она представляет — расскажите нам сегодня.
География гроз
Как вы думаете, везде ли бывают грозы? Как вы думаете, везде ли бывают грозы? На нашей планете есть места, где грозы происходят с завидной частотой и отличаются своей интенсивностью, а есть места, где гроз не бывает вообще. Но давайте обсуждать по очереди.
Как вы знаете, большая часть нашей планеты покрыта водой. Поэтому вероятность возникновения молнии над морем в 10 раз меньше, чем на суше, особенно в зимние месяцы. Что касается распределения гроз по широтам, то картина следующая:
- наибольшее число гроз наблюдается над территорией Центральной Африкив экваториальном поясе,
- в тропических и субтропических широтах (от 30° северной до 30° южной широты) грозы также довольно частое явление,
- на полюсах гроз практически не случается, разве что в Центральной Арктике фиксируются редкие грозы в летние месяцы.
Кроме того, грозы — это сезонное явление. Кроме того, грозы — это сезонное явление: в основном они происходят поздней весной (конец апреля-май), летом и ранней осенью (сентябрь-начало октября). В умеренных широтах может происходить в среднем от 10 до 15 штормов в год. Однако картина была бы неполной без упоминания некоторых засушливых районов, где на формирование бурь влияют особенности рельефа местности. Например, Гималайские и Кордильерские горные системы включают в себя районы, где штормовая активность чрезвычайно высока.
Формирование грозовых облаков
Гроза — это всегда облака. Даже не облака — тяжёлые и мрачные грозовые тучи, заволакивающие горизонт (быстро или не очень). Но вот как они образуются и почему становятся грозовыми? Попробуем разобраться и в этом непростом вопросе. Смотрим в словарь и обнаруживаем вот какое определение: «Облака — взвешенные в атмосфере продукты конденсации водяного пара, видимые на небе с поверхности земли». В общем, всё понятно. Но почему белые и пушистые на вид облака превращаются в грозовые тучи? Существование всех грозовых облаков можно разделить на три этапа:
- стадия кучевого облака,
- стадия зрелого грозового облака,
- стадия распада.
Чтобы начали образовываться кучевые облака, способные стать грозовыми, требуются особые условия, в частности, конвекция. Конвекцией называют механизм переноса теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками вещества. Существует естественная конвекция, которая возникает самопроизвольно при неравномерном нагревании вещества в поле тяготения. При такой конвекции нижние слои вещества нагреваются, становятся легче и всплывают, а верхние слои, остывают, становятся тяжелее и опускаются вниз, после чего процесс повторяется снова и снова. Или не повторяется — выпадают осадки. Кроме конвекции необходим большой запас влаги, чтобы гроза была с дождём, а также структура, в которой часть облачных частиц находится в жидком состоянии, а часть — в ледяном. Условий много и все они должны быть соблюдены. Нужная для образования грозы конвекция возникает в следующих случаях:
- Приземный слой воздуха нагревается неравномерно, потому что поверхность под ним разная. Например, над водой и сушей воздух будет прогрет неодинаково из-за различной температуры воды и почвы. Над крупными городами воздух прогревается лучше и конвекция интенсивнее, чем в окрестностях города или совсем за городом.
- Подъём или вытеснение тёплого воздуха холодным на атмосферных фронтах. Это явление называется фронтальной конвекцией и развивается она одновременно со слоисто-дождевыми облаками и обложными осадками, что маскирует образование кучево-дождевых облаков.
- Подъём воздуха в районах горных массивов. Облака, как известно, образуются активнее всего в районах возвышенностей, за счёт вынужденной конвекции. А в высокогорных районах создаются совершенно особые условия для развития конвекции и её повторяемость и интенсивность почти всегда увеличивается.
Узнав, как образуются грозовые облака, давайте теперь попробуем заглянуть в них. Точнее, понять, откуда берутся гром и молния.
Открытием электрической природы молнии человечество обязано Бенджамину Франклину. Многие помнят, что именно он изображен на 100-долларовой купюре США. Помимо политической деятельности, Франклин работал журналистом и редактором. В своих научных исследованиях атмосферного электричества он не только обнаружил, что молния — это электрический разряд, но и разработал громоотвод. Франклин экспериментировал с молнией в 1750 году: Он заставил воздушного змея влететь в облако. Этот опыт описан в книге Джозефа Пристли «История и современное состояние электричества», опубликованной в 1767 году. Было предложено много идей для объяснения того, как электрический заряд создается в облаке. До сих пор предполагалось, что облако содержит более крупные и тяжелые частицы, а также более легкие частицы. Каждый из этих элементов связан с определенным зарядом. Если объемный электрический заряд, накапливающийся в облаке, достаточно велик, между областями противоположного знака возникает разряд молнии.
