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

Почему во время грозы гремит гром и сверкает молния? В наше время ответ на этот простой с виду вопрос знает даже школьник. В облаках накапливаются электрические заряды, что приводит к гигантской электрической искре – молнии. Воздух в месте её проскакивания сильно нагревается и расширяется – мы слышим гром. То есть, гром и молния – это проявления атмосферного электричества. Однако возникает вопрос: откуда оно берётся, да ещё в таких огромных количествах?

Взгляните на карту частоты молний в различных местах Земли, составленную по спутниковым данным. Нельзя не заметить, что подавляющее большинство молний сверкает не над водной гладью нашей планеты, а над континентами.

Причём, больше всего молний бывает именно в тропиках. Следовательно, образование грозовых облаков особенно интенсивно происходит именно над континентами в тропических широтах, где воздух у поверхности земли (в отличие от воздуха над поверхностью воды) всегда сильно прогревается и стремится подняться вверх.

В каком-либо месте (обычно на склонах возвышенностей) образуется восходящий поток тёплого воздуха. Он втягивает в себя увлажнённый воздух с большой площади земной поверхности, перенося его вверх. Так образуются кучевые облака «вертикального развития», которые вскоре станут грозовыми облаками (см. левый рисунок). Если влагосодержание воздуха велико и имеются благоприятные условия, облако растёт в вертикальном и горизонтальном направлениях. Когда его вершина достигнет высоких слоёв атмосферы с отрицательной температурой, начинается образование из мельчайших капелек водяного пара более крупных и более тяжёлых кристалликов льда. Они начинают падать вниз внутри облака. В этот момент основание облака темнеет, принимая тёмный «свинцовый» оттенок (см.

правый рисунок).
Не только в тропиках, но и в других широтах тоже образуются такие облака, размеры которых могут достигать нескольких километров. Падая внутри облака, капли воды или кристаллики льда электризуются при столкновениях с молекулами воздуха, а также другими микроскопическими частицами. В результате капли или льдинки приобретают отрицательный заряд и переносят его в нижнюю часть тучи, которая, таким образом, становится электрически заряженной (грозовой) тучей.
Поскольку нижняя часть тучи оказывается заряженной отрицательно, а верхняя – положительно, эти заряды притягиваются. Поэтому до поры до времени капельки или льдинки удерживаются электрическим притяжением внутри тучи, в нижней её части. Однако скопившийся внизу тучи большой отрицательный заряд по индукции притягивает к себе положительный заряд в поверхностном слое земли. В результате между облаком и землёй возникает огромное напряжение – десятки и сотни миллионов вольт. Электрическое поле становится настолько сильным, что возникает электрический разряд через воздух в виде огромной искры длиной иногда в несколько километров. Это и есть молния.

 

Молнии переносят отрицательный заряд на Землю, снова и снова заряжая её. Однако, как выяснили учёные, электрический заряд Земли в целом невелик и составляет около 500 000 кулонов (это приблизительно как у двух автомобильных аккумуляторов). Куда же исчезает тот огромный отрицательный заряд, переносимый молниями к поверхности Земли? Ведь ежесекундно на всей нашей планете происходит около 50 вспышек молнии!
Дело в том, что выше 100 км от поверхности Земли расположен слой атмосферы под названием «ионосфера». Он представляет собой разреженный атмосферный воздух, в котором есть как электронейтральные молекулы, так и заряженные частицы: ионы и электроны. Их концентрация может достигать десятков и сотен тысяч в кубическом сантиметре воздуха. Ионосфера существует потому, что Солнце постоянно испускает потоки заряженных частиц, ультрафиолетовое и рентгеновское излучения, которые «выбивают» из молекул электроны, образуя множество ионов.
В ясную погоду днём и ночью Земля постепенно разряжается: между ионосферой и поверхностью Земли постоянно идёт слабый объёмный ток, пронизывающий атмосферу. Хотя мы и привыкли считать воздух изолятором, в нём, тем не менее, есть малая доля ионов, позволяющая существовать этому току во всём объёме атмосферы. Он медленно, но верно переносит отрицательный заряд с поверхности земли на высоту, поэтому суммарный заряд всей планеты сохраняется.
Как видите, грозы образуются из-за сложнейших атмосферных явлений планетарного масштаба.

 

1. География гроз

 

Думаете, грозы бывают везде? А вот и нет. Есть на нашей планете места, где грозы случаются с завидной регулярностью и отличаются особой силой, а есть и такие, где гроз не бывает вовсе. Но обо всём по порядку.

 

Как известно, большая часть нашей планеты покрыта водой. Так вот: над океаном грозы случаются примерно в 10 раз реже, чем над сушей и главным образом в зимние месяцы.

 

Если же говорить о распределении гроз по широтам, то картина получается 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 этого, гроза — явление сезонное. Случаются они, главным образом, поздней весной (конец апреля-май), летом, а также ранней осенью (сентябрь-начало октября). В среднем, в умеренных широтах в год случается примерно 10 — 15 гроз.

 

Но картина не будет полной, если не отметить некоторые регионы на суше, где на формирование гроз оказывают влияние особенности рельефа. Например, в горных системах Гималаев и Кордильер находятся зоны, в которых грозовая активность чрезвычайно высока.

 

2. 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.

 

Разобравшись с тем, как образуются грозовые облака, попробуем заглянуть к ним вовнутрь. А точнее, понять, откуда берутся гром и молния.

 

3. Грозовое электричество

 

Установлению электрической природы молнии человечество обязано Бенджамину Франклину.

Вероятно, многие вспомнят, что именно он изображён на купюре достоинством в 100 долларов США.

 

Помимо политической деятельности, Франклин успел поработать журналистом, издателем, а в ходе научных изысканий, связанных с атмосферным электричеством не только установил, что молния — это электрический разряд, но и разработать молниеотвод.

 

Опыты с молнией Франклин провёл в далёком 1750 году. Запускал воздушного змея в грозовое облако. Этот опыт описан в работе Джозефа Пристли «История и теперешнее состояние электричества», опубликованной в 1767 году.

 

Предлагалось немало идей для объяснения того, как формируется электрический заряд в облаке. На сегодняшний день основная гипотеза такова: в облаке присутствуют как более крупные и тяжёлые частицы, так и более лёгкие. Каждая из них несёт определённый заряд. Когда величина накопившегося в облаке объёмного электрического заряда становится достаточно большой, между областями, заряженными противоположным знаком, происходит молниевый разряд.

 

4. Меры предосторожности при грозе

 

Несмотря на то, что молниевый разряд между облаком и землёй случается не так уж и часто, оказаться объектом его попадания смертельно опасно. Чтобы такого не случилось, стоит знать несколько довольно простых правил, которые помогут снизить до минимума риск попасть под удар молнии во время грозы.

 

В поле или на любом открытом пространстве. Главное — не стоять в полный рост. Лучше всего найти в земле углубление, подойдёт канава, овраг или небольшая ложбинка. На землю ложиться ни в коем случае нельзя.

 

Если вариантов укрыться или забраться в какую-нибудь ложбину нет — просто присесть на корточки и обхватить колени руками. Ни при каких условиях не стоит укрываться под одиноко стоящими деревьями. Вероятность того, что в них ударит молния очень высока.

 

На воде. Если начинается гроза, а вы купаетесь или ловите рыбу — немедленно гребите к берегу. На воде оставаться категорически запрещено. Искать укрытие близко от воды также не рекомендуется.

 

Во время грозы рекомендуют отключать электроприборы, чтобы при перепадах напряжения в сети не происходило коротких замыканий и выгорания электросхем и не разговаривать по мобильному телефону, особенно на улице.

 

http://poetomu.ru

Гроза

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

Перед грозой бывает очень жарко и душно. Чаще всего грозы возникают в тех случаях, когда солнце в летний день нагревает почву, и над ней образуется горячий, влажный слой воздуха. Горячий воздух поднимается, воздушные массы «взбираются» все выше и выше. Образуется теплый воздушный поток, который может подниматься на несколько сот или даже тысяч метров в высоту. Там воздух довольно быстро охлаждается. Он уже больше не может держать влагу, и на небе появляются облака.

Приток теплого, быстро охлаждающегося наверху воздуха не прекращается. Облака сгущаются и превращаются в грозовые тучи. Капли дождя или даже кристаллы льда падают из них и проходят сквозь облака. При этом они охлаждают облака. Вследствие этого образуется еще больше капель воды или даже градин.

На земле сначала дует холодный ветер — предвестник дождя или града, а потом выпадают осадки.

А как же тучи получают электрический заряд? Маленькие, положительно заряженные, частички поднимаются в туче наверх, отрицательно заряженные части опускаются вниз. Таким образом, молния — это что-то вроде искры, которая перескакивает от полюса к полюсу (либо от тучи к туче, либо от тучи к земле), и благодаря которой снимается напряжение.

Молния нагревает воздух вокруг себя. Из-за этого он расширяется, и при этом происходит взрыв: гремит гром. А так как звук распространяется в воздухе медленнее, чем гаснет свет, то мы слышим гром лишь спустя некоторое время.

Поделиться ссылкой

Наша Земля представляет собой огромный отрицательно заряженный шар: электрический заряд Земли равен (по модулю) примерно 600 000 кулонов.

А на высоте 50-100 км от поверхности Земли расположен положительно заряженный сферический слой ионов — так называемая «ионосфера» (рис. 5.8).

Поэтому вблизи поверхности Земли существует электростатическое поле.

В ясную погоду Земля постепенно разряжается: от ионосферы к поверхности Земли течет ток. Но разрядки не происходит из-за… гроз!

Оказывается, грозы не разряжают, а заряжают Землю!

Падая с большой высоты, капли воды или кристаллики льда электризуются при столкновениях с ионами, а также другими микроскопическими частицами. В результате капли воды приобретают отрицательный заряд и переносят его при падении в нижнюю часть тучи, которая, таким образом, становится грозовой тучей.

Скопившийся в нижней части грозовой тучи большой отрицательный заряд притягивает к находящейся под ним поверхности Земли большой положительный заряд, и в результате между этими зарядами возникает огромная разность потенциалов — в десятки и сотни миллионов вольт.

Электрическое поле становится настолько большим, что возникает электрический разряд через воздух в виде огромной искры длиной иногда в несколько километров. Это и есть молния (рис. 5.9 и 5.10).

Молнии переносят отрицательный заряд на Землю, снова и снова заряжая ее. Так и работает эта гигантская электрическая батарея — вот уже миллиарды лет.

Возникает вопрос: что же питает ее все это время энергией?

В конечном счете, электромагнитное поле! Ведь водяные капли в туче появляются при конденсации водяного пара, а он образуется при испарении морей и океанов благодаря получаемому от Солнца теплу.

Энергия же солнечного излучения, как мы увидим позже, — это энергия электромагнитного поля.

Рубрики: Путешествия

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *