Автор фото - W_Minshull, ссылка на оригинал (фото было изменено).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).Автор фото - W_Minshull, ссылка на оригинал (фото было изменено).
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:
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. 
Автор фото - Nathan Vaughn, ссылка на оригинал (фото было изменено).
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.
naturae.ru
Гроза - это природное физическое явление, сопровождаемое молнией и громом, сильным порывистым ветром, ливневыми осадками, иногда градом, шквалом. Гроза возникает в мощных кучево-дождевых облаках. Различают фронтальные (при прохождении теплого или холодного фронта) и внутри массовые грозы (в результате местного прогревания воздуха). Обычно гроза бывает в теплый период года, редко зимой. Чаще возникает между 15 и 18 часами, хотя начинаться может и утром. Средняя продолжительность около 2 часов, наибольшая 18-19 часов.
Гроза.
Молния - это искровой разряд электростатического заряда кучевого облака, сопровождающийся ослепительной вспышкой и резким звуком (громом).
Молния возникает вследствие установления разности электрических потенциалов (иногда до нескольких миллионов вольт) между различными частями облака, между двумя облаками или между облаком и землей. Длина молний зависит от высоты расположения облаков и лежит в пределах 2-50 км. Сила тока в молнии доходит до 200000 ампер. Температура в канале молнии может составлять 30 000 градусов.
Дерево при ударе молнии расщепляется и даже может загореться. Расщепление дерева происходит вследствие внутреннего взрыва из-за мгновенного образования пара из воды, находящейся в древесине.
Прямое попадание молнии для человека обычно заканчивается смертельным исходом. Ежегодно в мире от молнии погибает около 3000 человек.
Разряд статического электричества обычно проходит по пути наименьшего электрического сопротивления. Так как между самым высоким предметом, среди аналогичных, и кучевым облаком расстояние меньшее, значит меньше и электрическое сопротивление. Следовательно, молния поразит в первую самый высокий (и узкий) предмет (мачту, дерево, высотный дом, опору линии электропередачи и т.п.).
Молнии являются причиной пожаров и гибели людей. В Европе ежегодно от них погибает около 40 человек, в Америке этот показатель составляет 200-230 человек.
В 1962 г. английский теплоход "Аругарри" загорелся от удара молнии и затонул со всеми людьми, находящимися на борту. В 1963 г. попадание молнии в американский самолет "Боинг-707" привело к пожару на его борту, падению самолета, гибели всех пассажиров и членов экипажа.
Гром.
Гром - звуковое явление в атмосфере, сопровождающее разряд молнии. Гром представляет собой колебания воздуха под влиянием резкого повышения давления воздуха на пути молнии, вследствие его нагревания приблизительно до 30 000 °С. Раскаты грома возникают из-за того, что молния имеет значительную длину и звук от разных её участков доходит до уха наблюдателя не одновременно, кроме того, возникновению раскатов способствует отражение звука, а также потому, что из-за рефракции звуковая волна распространяется по различным путям и приходит с различными запазданиями. Громкость раскатов грома может достигать 120 децибел.
Измеряя интервал времени прошедший между вспышкой молнии и ударом грома можно определить расстояние, на котором находится гроза. Так как скорость света очень велика по сравнению со скоростью звука, то ею можно пренебречь, учитывая лишь скорость звука, которая составляет приблизительно 340 метров в секунду. Таким образом, умножив время между вспышкой молнии и ударом грома в секундах на эту величину можно судить о близости грозы, о том приближается ли гроза к наблюдателю (интервал между молнией и громом сокращается) или удаляется (интервал увеличивается). Как правило, гром слышен на расстоянии до 15-20 километров, таким образом если наблюдатель видит молнию, но не слышит грома, то гроза находится на расстоянии не менее 20 километров.
Во время грозы или после ее окончания может возникнуть крайне редкое атмосферное явление - шаровая молния. Шаровая молния представляет собой голубой, зеленый, жёлтый или красный светящийся шар сантиметров до двадцати в диаметре, медленно плывущий с потоком воздуха. Появляется он обычно в грозу или после грозы.
Природа возникновения этого явления практически не изучена. Время "жизни" шаровой молнии - от нескольких секунд до нескольких минут, после чего она бесследно исчезает или взрывается, что может привести к пожару, а то и к гибели людей.
Один из трагических случаев русской науки связан именно с таким появлением шаровой молнии. Для изучения атмосферного электричества М.В.Ломоносов и профессор Рихман оборудовали в своих квартирах специальные „громовые машины", которые цепями соединялись с высокими шестами, выставленными на крышах.
В 1753 году во время грозы над Санкт-Петербургом из железного прута в квартире Рихмана внезапно появилась голубоватая шаровая молния, и ученый погиб - „был убит громом", как говорили в академии.
2dip.su
Май–июль в этом году практически на большей территории республики отмечены сильными ливнями, грозами и шквальными ветрами. Это еще раз свидетельствует о том, что мы живем в мире природных, техногенных, социальных и иных опасностей, часто угрожающих нашему здоровью и жизни. При этом природные явления неизбежны, так как они связаны с естественными процессами, происходящими в географической оболочке Земли.
Угроза природных явлений для жизни человека зависит от характера природных процессов и готовности человека обеспечить свою безопасность.
Гроза представляет собой бурное ненастье с дождем, громом и молниями. Она обязательно сопровождается раскатами грома и порывами ветра. Обычно можно заранее понять, что собирается гроза: солнце сильно печет, в воздухе накапливается влага, становится тихо и душно. На горизонте можно заметить скопление мощных кучево-дождевых облаков. Они быстро надвигаются и вскоре занимают все небо, которое начинает по-особенному меняться и даже чувствуется особый — предгрозовой свет. Ветер начинает дуть порывами, резко меняет направление, а затем усиливается, поднимает тучи пыли, срывает листья и ломает ветки деревьев, может сорвать покрытие крыш у домов. Затем сверху из надвинувшейся тучи обрушивается стена проливного дождя, иногда с градом. Сверкают молнии, раздаются оглушительные раскаты грома.
Гроза, прежде всего, опасна молниевым разрядом. Его прямое попадание для человека может закончиться трагически. Молнии — гигантские искры, возникающие между разнозаряженными участками грозовых облаков. Для человека молния представляет угрозу только тогда, когда соединяет небо и землю (воду). При ударе молнии опасны высокие температуры (до 30.000°С), большие значения силы тока. От молнии может возникнуть пожар, могут быть повреждены линии электропередач, погибнуть люди.
Одновременно в атмосфере Земли происходит примерно 1800 гроз, и каждую секунду возникает около 100 молний. Данные последних лет говорят о том, что от удара молнии в мире в среднем ежегодно погибают около 3000 человек, причем известны случаи одновременного поражения нескольких человек.
Линейная молния на равнинах, как правило, бьет из облака в землю или воду. Более опасны разряды, проскакивающие от земли в облако. Такое случается на горных вершинах, обнаженных выступах скал.
Если природа линейной молнии ясна и ее поведение предсказуемо, то природа шаровой молнии до сих пор не полностью понятна, а ее поведение не всегда находит объяснение. Такая молния образуется, когда «канал» обычной молнии распадается на отдельные участки — «чётки». Светящиеся шары голубого, зеленого, желтого или красного цветов могут просуществовать несколько секунд и взорваться от столкновения с каким-нибудь предметом.
Шаровая молния может неожиданно появиться где угодно, даже в закрытых помещениях. Были случаи ее появления из телефонной трубки, электробритвы, розетки. Очевидцы утверждают, что шаровая молния может проникнуть в помещение через узкие щели, трубы и даже замочную скважину. Размеры шаровой молнии могут быть от нескольких сантиметров до нескольких метров. Обычно она легко парит или катится над землей, иногда подскакивает. Шаровая молния может появиться и исчезнуть, не нанеся вреда человеку или помещению. А может оставить после себя дырку в двери и запах озона. Она часто взрывается. Статистика утверждает, что в 80% случаев взрывы не были опасны, тяжелые последствия возникали в 10% взрывов.
Что же делать, если началась гроза? Если она застала вас на улице, необходимо поскорее укрыться, желательно в прочном здании. Но и в помещении рекомендуется быть подальше от воды — не мыть посуду и не принимать душ. Не стоит касаться всего, что имеет контакт с внешним миром: телефона, антенны, водопроводных труб, батарей отопления, оконных рам. С приближением грозы следует отключить электроприборы, без которых можно обойтись.
Если гроза застала вас на открытом месте, помните: нельзя идти быстрым шагом, широко расставляя ноги, бежать и стоять в полный рост. Если необходимость двигаться все же существует, то делать это нужно мелкими семенящими шажками. В технике электробезопасности есть такое понятие, как напряжение шага, — это разность потенциалов (электрическое напряжение), существующая между теми точками земли, на которые мы ставим ноги. Ведь ток от ударившей молнии не просто уходит в землю — он растекается по достаточно большой площади, и даже в нескольких сотнях метров от места удара разность потенциалов между широко расставленными ногами может стать угрозой для жизни. Ток отлично проводит вода, поэтому молния, ударившая в паре километров вверх или вниз по течению реки, может мгновенно добраться до любителя экстремальных удовольствий. Если гроза застала вас в водоеме, немедленно выбирайтесь на берег и отходите подальше от воды.
Постарайтесь найти ложбинку без кустов и деревьев. В лесу встаньте под низкое дерево. Если совсем некуда спрятаться, а идти невозможно, садитесь на корточки, поместив руки между коленями, и терпеливо ждите, когда гроза закончится.
Не спешите покидать свое убежище — когда гроза начинает уходить, небесное буйство коварно. Специалисты рекомендуют подождать минут двадцать.
А еще не забывайте, пожалуйста, держаться подальше от линий электропередач и высоких одиночных деревьев, особенно, дубов и тополей. По статистике 54% попаданий молний происходит в дубы, 24 — в тополя, 10 — в ели, 6 — в сосны, а меньше всего — около 1% — в липы, клены и березы.
Почувствовав щекотание кожи, а также то, что у вас волосы поднимаются дыбом, знайте, что молния ударит поблизости от вас. Не раздумывая, бросайтесь ничком на землю — это уменьшит риск вашего поражения.
Если вы застигнуты грозой, будучи на велосипеде или мотоцикле, прекратите движение, покиньте их и переждите грозу на расстоянии примерно 30 метров от них.
Если вы едете в машине, оставайтесь в ней. Закройте окна, опустите автомобильную антенну и остановитесь.
Во время грозы не бегайте, не пользуйтесь зонтиком и немедленно отключите сотовый телефон (были случай, когда входящий звонок был причиной попадания молнии).
При встрече с шаровой молнией сохраняйте спокойствие и не двигайтесь. Не приближайтесь к ней, не касайтесь ее чем-либо, не убегайте от нее.
Если на ваших глазах в кого-то ударила молния, не бойтесь до него дотрагиваться. Заряд в теле пострадавшего не остается. У него надо сразу проверить пульс и дыхание, а также принять все меры для восстановления деятельности сердца и легких. Помогает искусственное дыхание рот в рот.
Наукой и практикой опровергнуто общепринятое мнение, что удар молнии непременно смертелен. Наоборот, 80% пострадавших выживают. Но это не значит, что надо быть беспечным. Как говорится, береженого Бог бережет. Соблюдайте вышеуказанные правила, и все будет в порядке.
Любовь Ануфриева, главный специалист отдела предупреждения ЧС ДЧС СКО
Источник: ДЧС СКО
www.azbyka.kz
В легендах и мифологических сказаниях всех народов мира присутствует такое таинственное и величественное природное явления как гроза. Неистовство природы всегда пугало и восхищало человека своей колоссальной силой и дикой неконтролируемой красотой.
Воспевалось это смешение влаги, силы ветра и электричества также в литературных произведениях гениальных поэтов, писателей и художников. Но что же представляется собой это восхитительное событие?
Современными метеорологами под грозой понимается природная активность, при которой возникают электрические разряды, именуемые молниями, а также наблюдаются звуковые раскаты.
Ненастье сопровождается значительной силы ветром, чаще всего выпадают осадки.
Ученые выяснили, что более всего распространены такие явления над континентами, а вот мировой океан подвергается этому погодному чуду в десять раз реже.
Грозы образуются в кучевых облаках, имеющих сравнительно небольшую высоту. Основание таких облаков выглядит темным свинцовым полотном. Иногда облако может сочетать в себе различные оттенки, вплоть до желтоватых, что объясняется учеными как проявление различной плотности облачного слоя. По краям такие тучи имеют ярко белое, даже блестяще отсвечивание.
Причинами грозовых явлений, по данным метеорологов, становится различное атмосферное давление и уровень абсолютной и относительной влажности, а также воздушные вихревые потоки. Нисходящие потоки могут проявляться на земле порывами шквального ветра, который может быть различной силы.
Повышенная опасность грозы заключается в частом проявлении электрических разрядов, нередко соединяющихся с поверхностью земли и высокими предметами. Сила таких разрядов способна воспламенить или оплавить даже самые негорючие материалы, а также вывести из строя оборудование.
Молния может быть представлена обычной формой и шаровой ее разновидностью. Менее всего изучены шаровые молнии, образование которых сложно воспроизвести, а за развитием ситуации практически невозможно следить. Поведение такой молнии непредсказуемо, а период ее существования в пространстве намного превышает время существования линейного разряда.
Древние народы всего мира обожествляли такое величественное и пугающее явление как гроза. Во всех стадиях язычества встречаются у народностей свои боги-громовержцы и покровители ветров и раскатов грома. Как правило, это свирепые и сильные боги, отражающие характер стихийного явления.
Например, славяне, предпочитавшие бояться, нежели как греки восхищаться своими богами, имели сразу несколько покровителей: Перуна, Стрибога, Сварожича и прочих. Их изображения были поистине пугающими и характеризовали панический страх людей прошлого перед силами природы.
Греческим воплощением грозы, стал великий Зевс, оружием которого были молнии. Признание громовержца самым великим среди олимпийских обитателей указывает на тот факт, что грозы были самым опасным и непредсказуемым явлением для Древней Греции. Грозу греки считали выражением божьим и поклонялись ее красоте и силе. Приобщен к неистовству стихии был и бог-кузнец Гефест.
Высшим почтением пользовался и громовержец Юпитер у древних римлян. Они также благоговели и трепетали пред лицом ужасающей грозы, отдавая ей место самого мощного и страшного среди необъяснимых явлений.
Скандинавские народы также питали особое уважение к Тору, управлявшему громом и молниями.
Народы всего мира наделяли своих могущественных покровителей силой управлять грозами, так как считали данное природное явление самым опасным. Не понимая его истинных причин, люди испытывали панический страх перед непредсказуемой, карающей стихией. Ацтеки приносили жертвы, чтобы задобрить разбушевавшихся богов. Впрочем, жертвоприношением «грешили» не только жители Южной Америки, этот обряд в той или иной степени присутствовал у всех народов мира.
Нашла свое отражение необузданная стихия и в произведениях искусства.
Художники не просто поклонялись мощи и силе грозы, но и воспевали ее дикую красоту. Разгул бушующей природы отобразили на своих полотнах Н. Крымов, С. Сухово-Кобылина, Васильев и прочие.
Описания неистовства стихии есть в таких известных литературных произведениях как «Гроза» у Островского, одноименном творении Набокова. Тематика грозовых явлений затронута в стихах Тютчева, Фета, Лермонтова и Пушкина.
Не менее, эффектным и мощным стало отображение непередаваемого трепета перед величественной стихией в музыке. Покоряет и завораживает своим звучанием опера Б. Асафьева. Не уступают в искусности звуковых сочетаний и глубине тематики одноименные оперы Дзержинского, Кашперова и, конечно, Трамбицкого.
Современное искусство отражает грозу в экранизациях классических творений известных писателей и поэтов. Кроме того, сегодня режиссеры одаривают своих зрителей фантастическими фильмами, в которых красочно описывается природное негодование. Детские супергерои наделяются умением отражать или управлять молниями и громовыми раскатами, а также вызывать смерчи и ураганы.
Таким образом, сегодня люди также восхищаются силой и величием погодных явлений, несмотря на то, что давно изучили их природу.
О пьесе «Гроза» и её героях можно прочитать здесь.
Для каждого человека гроза — это свое особое явление.
Как учительница проверяла сочинение о грозе http://odogde.ru/fantazii-o-dozhde/sochinenie-groza.html.
Разразившееся ненастье уже давно никого не удивляет, мы воспринимаем случившееся как факт и стараемся укрыться от непогоды. К большому сожалению, удается это не всем, поэтому ежегодно статистика приводит печальные сведения о жертвах грозы.
Бешеная и неуправляемая сила природной стихии является одним из самых опасных факторов для человека, поэтому, любуясь завораживающей красотой и воспевая могущество, не стоит забывать и о жестокости грома, молнии и ветра.
Удивительное явление опасно, прежде всего, тем, что оно непредсказуемо. Если синоптики с некоей долей вероятности и могут дать прогноз о возникновении грозового фронта, то определить даже приблизительно, в какое место придется удар молнии на современном этапе невозможно. Не могут также защитить нас ученые и от шаровых молний.
Единственным спасением для человека остаются громоотводы и заземленные предметы, а также нехитрые правила поведения при непогоде.
Автор — Гордеева Елена.
odogde.ru
Реферат на тему:
Гроза
Гроза́ — 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 дождём, градом и шквальным усилением ветра.
Гроза относится к одним из самых опасных для человека природных явлений, по количеству зарегистрированных смертных случаев только наводнения приводят к бо́льшим людским потерям [1].
Распределение грозовых разрядов по поверхности Земли.
Одновременно на Земле действует около полутора тысяч гроз, средняя интенсивность разрядов оценивается как 46 молний в секунду. По поверхности планеты грозы распределяются неравномерно. Над океаном гроз наблюдается приблизительно в десять раз меньше, чем над континентами. В тропической и субтропической зоне (от 30° северной широты до 30° южной широты) сосредоточено около 78 % всех молниевых разрядов. Максимум грозовой активности приходится на Центральную Африку. В полярных районах Арктики и Антарктики и над полюсами гроз практически не бывает. Интенсивность гроз следует за солнцем: максимум гроз приходится на лето (в средних широтах) и дневные послеполуденные часы. Минимум зарегистрированных гроз приходится на время перед восходом солнца. На грозы влияют также географические особенности местности: сильные грозовые центры находятся в горных районах Гималаев и Кордильер [1].
Среднегодовое число дней с грозой в некоторых городах России: Архангельск — 16, Мурманск — 5, Санкт-Петербург — 18, Москва — 27, Воронеж — 32, Ростов-на-Дону — 27, Астрахань — 15, Самара — 26, Казань — 23, Екатеринбург — 26, Сыктывкар — 21, Оренбург — 22, Уфа - 29, Омск — 26, Ханты-Мансийск — 17, Томск — 23, Иркутск — 15, Якутск — 14, Петропавловск-Камчатский — 0, Хабаровск — 20, Владивосток — 9. [2]
Стадии развития грозового облака.
Необходимыми условиями для возникновения грозового облака является наличие условий для развития конвекции или иного механизма, создающего восходящие потоки, запаса влаги, достаточного для образования осадков, и наличия структуры, в которой часть облачных частиц находится в жидком состоянии, а часть — в ледяном. Конвекция, приводящая к развитию гроз, возникает в следующих случаях:
Все грозовые облака, независимо от их типа, последовательно проходят стадии кучевого облака, стадию зрелого грозового облака и стадию распада.
Одно время грозы классифицировались в соответствии с тем, где они наблюдались, — например, локальные, фронтальные или орографические. В настоящее время более принято классифицировать грозы в соответствии с характеристиками самих гроз и эти характеристики в основном зависят от метеорологического окружения, в котором развивается гроза.Основным необходимым условием для образования грозовых облаков является состояние неустойчивости атмосферы, формирующее восходящие потоки. В зависимости от величины и мощности таких потоков формируются грозовые облака различных типов.
Цикл жизни одноячейкового облака.
Одноячейковые кучево-дождевые (Cumulonimbus, Cb) облака развиваются в дни со слабым ветром в малоградиентном барическом поле. Их называют ещё внутримассовыми или локальными грозами. Они состоят из конвективной ячейки с восходящим потоком в центральной своей части. Они могут достигать грозовой и градовой интенсивности и быстро разрушаться с выпадением осадков. Размеры такого облака: поперечный 5-20 км, вертикальный — 8-12 км, продолжительность жизни около 30 минут, иногда до 1 часа. Серьёзных изменений погоды после грозы не происходит.Гроза начинается с возникновения кучевого облака хорошей погоды (Cumulus humilis). При благоприятных условиях возникшие кучевые облака быстро растут как в вертикальном, так и в горизонтальном направлении, при этом восходящие потоки находятся почти по всему объёму облака и увеличиваются от 5 м/с до 15-20 м/с. Нисходящие потоки очень слабы. Окружающий воздух активно проникает внутрь облака за счёт смешения на границе и вершине облака. Облако переходит в стадию Cumulus mediocris. Образующиеся в результате конденсации мельчайшие водяные капли в таком облаке сливаются в более крупные, которые уносятся мощными восходящими потоками вверх. Облако ещё однородное, состоит из капель воды, удерживаемых восходящим потоком - осадки не выпадают. В верхней части облака при попадании частиц воды в зону отрицательных температур капли постепенно начинают превращаться в кристаллы льда. Облако переходит в стадию мощно-кучевого облака (Cumulus congestus). Смешанный состав облака приводит к укрупнению облачных элементов и созданию условий для выпадения осадков. Такое облако называют кучево-дождевым (Cumulonimbus) или кучево-дождевым лысым (Cumulonimbus calvus). Вертикальные потоки в нем достигают 25 м/с, а уровень вершины достигает высоты 7-8 кмИспаряющиеся частицы осадков охлаждают окружающий воздух, что приводит к дальнейшему усилению нисходящих потоков. На стадии зрелости в облаке одновременно присутствуют и восходящие, и нисходящие воздушные потоки.На стадии распада в облаке преобладают нисходящие потоки, которые постепенно охватывают все облако.
Схема многоячейковой грозовой структуры.
Это наиболее распространённый тип гроз, связанный с мезомасштабными (имеющими масштаб от 10 до 1000 км) возмущениями. Многоячейковый кластер состоит из группы грозовых ячеек, двигающихся как единое целое, хотя каждая ячейка в кластере находится на разных стадиях развития грозового облака. Грозовые ячейки, находящиеся в стадии зрелости, обычно располагаются в центральной части кластера, а распадающиеся ячейки с подветренной стороны кластера. Они имеют поперечные размеры 20—40 км, их вершины нередко поднимаются до тропопаузы и проникают в стратосферу. Многоячейковые кластерные грозы могут давать град, ливневые дожди и относительно слабые шквальные порывы ветра. Каждая отдельная ячейка в многоячейковом кластере находится в зрелом состоянии около 20 минут; сам многоячейковый кластер может существовать в течение нескольких часов. Данный тип грозы обычно более интенсивен, чем одноячейковая гроза, но много слабее суперячейковой грозы.
Многоячейковые линейные грозы представляют собой линию гроз с продолжительным, хорошо развитым фронтом порывов ветра на передней линии фронта. Линия шквалов может быть сплошной или содержать бреши. Приближающаяся многоячейковая линия выглядит как тёмная стена облаков, обычно покрывающая горизонт с западной стороны (в северном полушарии). Большое число близко расположенных восходящих/нисходящих потоков воздуха позволяет квалифицировать данный комплекс гроз как многоячеечный, хотя его грозовая структура резко отличается от многоячейковой кластерной грозы. Линии шквалов могут давать крупный град и интенсивные ливни, но больше они известны как системы, создающие сильные нисходящие потоки. Линия шквалов близка по свойствам к холодному фронту, но является локальным результатом грозовой деятельности. Часто линия шквалов возникает впереди холодного фронта. На радарных снимках эта система напоминает изогнутый лук (bow echo). Данное явление характерно для Северной Америки, на территории Европы и Европейской территории России наблюдается реже.
Вертикальная и горизонтальная структура суперячейкового облака.
Суперячейка — наиболее высокоорганизованное грозовое облако. Суперячейковые облака относительно редки, но представляют наибольшую угрозу для здоровья и жизни человека и его имущества. Суперячейковое облако схоже с одноячейковым тем, что оба имеют одну зону восходящего потока. Различие состоит в том, что размер ячейки огромен: диаметр порядка 50 км, высота 10-15 км (нередко верхняя граница проникает в стратосферу) с единой полукруглой наковальней. Скорость восходящего потока в суперячейковом облаке значительно выше, чем в других типах грозовых облаков: до 40 — 60 м/с. Основной особенностью, отличающей суперячейковое облако от облаков других типов является наличие вращения. Вращающийся восходящий поток в суперячейковом облаке (в радарной терминологии называемым мезоциклоном) создаёт экстремальные по силе погодные явления, такие, как гигантский град (более 5 см в диаметре), шквальный ветер до 40 м/с и сильные разрушительные смерчи. Окружающие условия являются основным фактором в образовании суперячейкового облака. Необходима очень сильная конвективная неустойчивость воздуха. Температура воздуха у земли (до грозы) должна быть +27…+30 и выше, необходим ветер переменного направления, вызывающий вращение. Однако главным условием для образования суперячейки является сдвиг ветра в средней тропосфере. Осадки, образующиеся в восходящем потоке, переносятся по верхнему уровню облака сильным потоком в зону нисходящего потока. Таким образом, зоны восходящего и нисходящего потоков оказываются разделёнными в пространстве, что обеспечивает жизнь облака в течение длительного периода времени. Обычно на передней кромке суперячейкового облака наблюдается слабый дождь. Ливневые осадки выпадают вблизи зоны восходящего потока, а наиболее сильные осадки и крупный град выпадают к северо-востоку от зоны основного восходящего потока. Наиболее опасные условия наблюдаются неподалёку от зоны основного восходящего потока (обычно смещённые к задней части грозы).
Самолётные и радарные исследования показывают, что единичная грозовая ячейка обычно достигает высоты порядка 8—10 км и живёт порядка 30 минут. Изолированная гроза обычно состоит из нескольких ячеек, находящихся в различных стадиях развития, и длится порядка часа. Крупные грозы могут достигать в диаметре десятков километров, их вершина может достигать высоты свыше 18 км, и они могут длиться много часов.
Восходящие и нисходящие потоки в изолированных грозах обычно имеют диаметр от 0.5 до 2.5 км и высоту от 3 до 8 км. Иногда диаметр восходящего потока может достигать 4 км. Вблизи поверхности земли потоки обычно увеличиваются в диаметре, а скорость в них падает по сравнению с выше расположенными потокам. Характерная скорость восходящего потока лежит в диапазоне от 5 до 10 м/с, и доходит до 20 м/с в верхней части крупных гроз. Исследовательские самолёты, пролетающие сквозь грозовое облако на высоте 10 000 м, регистрируют скорость восходящих потоков свыше 30 м/с. Наиболее сильные восходящие потоки наблюдаются в организованных грозах.
Перед августовским шквалом 2010 года в Гатчине
В некоторых грозах возникают интенсивные нисходящие воздушные потоки, создающие на поверхности земли ветер разрушительной силы. В зависимости от размера такие нисходящие потоки называются шквалами или микрошквалами. Шквал диаметром более 4 км может создавать ветер до 60 м/с. Микрошквалы имеют меньшие размеры, но создают ветер скоростью до 75 м/с. Если порождающая шквал гроза образуется из достаточно тёплого и влажного воздуха, то микрошквал будет сопровождаться интенсивным ливневым дождём. Однако, если гроза формируется из сухого воздуха, осадки во время выпадения могут испариться (испаряющиеся в воздухе полосы осадков или virga) и микрошквал будет сухим. Нисходящие воздушные потоки являются серьёзной опасностью для самолётов, особенно во время взлёта или посадки, так как они создают вблизи земли ветер с сильными внезапными изменениями скорости и направления.
В общем случае, активное конвективное облако будет подниматься до тех пор, пока оно не утратит плавучесть. Потеря плавучести связана с нагрузкой, создаваемой образовавшимися в облачной среде осадками, или смешением с окружающим сухим холодным воздухом, или комбинацией этих двух процессов. Рост облака также может быть остановлен слоем блокирующей инверсии, то есть слоем, где температура воздуха растёт с высотой. Обычно грозовые облака достигают высоты порядка 10 км, но иногда достигают высот более 20 км. Когда влагосодержание и нестабильность атмосферы высоки, то при благоприятном ветре облако может вырасти до тропопаузы, слоя, отделяющего тропосферу от стратосферы. Тропопауза характеризуется температурой, остающейся приблизительно постоянной с ростом высоты и известной как область высокой стабильности. Как только восходящий поток начинает приближаться к стратосфере, то довольно скоро воздух в вершине облака становится холоднее и тяжелее окружающего воздуха и рост вершины останавливается. Высота тропопаузы зависит от широты местности и от сезона года. Она варьируется от 8 км в полярных регионах до 18 км и выше вблизи экватора.
Когда кучевое конвективное облако достигает блокирующего слоя инверсии тропопаузы, оно начинает растекаться в стороны и образует характерную для грозовых облаков «наковальню». Ветер, дующий на высоте наковальни, обычно сносит облачный материал по направлению ветра.
Самолёт, пролетающий сквозь грозовое облако (залетать в кучеводождевые облака запрещается), обычно попадает в болтанку, бросающую самолёт вверх, вниз и в стороны под действием турбулентных потоков облака. Атмосферная турбулентность создаёт ощущение дискомфорта для экипажа самолёта и пассажиров и вызывает нежелательные нагрузки на самолёт. Турбулентность измеряется разными единицами, но чаще её определяют в единицах g — ускорения свободного падения (1g = 9.8 метров в секунду в квадрате). Шквал в один g создаёт опасную для самолётов турбулентность. В верхней части интенсивных гроз зарегистрированы вертикальные ускорения до трёх g.
Скорость и движение грозового облака зависит от направления земли, прежде всего, взаимодействием восходящего и нисходящего потоков облака с несущими воздушными потоками в средних слоях атмосферы, в которых развивается гроза. Скорость перемещения изолированной грозы обычно порядка 20 км/час, но некоторые грозы двигаются гораздо быстрее. В экстремальных ситуациях грозовое облако может двигаться со скоростями 65 — 80 км/час — во время прохождения активных холодных фронтов. В большинстве гроз по мере рассеивания старых грозовых ячеек последовательно возникают новые грозовые ячейки. При слабом ветре отдельная ячейка за время своей жизни может пройти совсем небольшой путь, меньше двух километров; однако в более крупных грозах новые ячейки запускаются нисходящим потоком, вытекающим из зрелой ячейки, что создаёт впечатление быстрого движения, не всегда совпадающего с направлением ветра. В больших многоячейковых грозах существует закономерность, когда новая ячейка формируется справа по направлению несущего воздушного потока в северном полушарии и слева от направления несущего потока в Южном полушарии.
Энергия, которая приводит в действие грозу, заключена в скрытой теплоте, высвобождающейся, когда водяной пар конденсируется и образует облачные капли. На каждый грамм конденсирующейся в атмосфере воды высвобождается приблизительно 600 калорий тепла. Когда водяные капли замерзают в верхней части облака, дополнительно высвобождается ещё около 80 калорий на грамм. Высвобождающаяся скрытая тепловая энергия частично преобразуется в кинетическую энергию восходящего потока. Грубая оценка общей энергии грозы может быть сделана на основе общего количества воды, выпавшей в виде осадков из облака. Типичной является энергия порядка 100 миллионов киловатт-часов, что по приблизительной оценке эквивалентно ядерному заряду в 20 килотонн (правда, эта энергия выделяется в гораздо большем объёме пространства и за гораздо большее время). Большие многоячейковые грозы могут обладать энергией и в 10 и в 100 раз большей.
Шкваловый фронт крупной грозы.
Нисходящие потоки в грозах возникают на высотах, где температура воздуха ниже, чем температура в окружающем пространстве и этот поток становится ещё холоднее, когда в нем начинают таять ледяные частицы осадков и испарятся облачные капли. Воздух в нисходящем потоке не только более плотный, чем окружающий воздух, но он несёт ещё и горизонтальный момент количества движения, отличающийся от окружающего воздуха. Если нисходящий поток возникает, например, на высоте 10 км, то он достигнет поверхности земли с горизонтальной скоростью заметно большей, чем скорость ветра у земли. У земли этот воздух выносится вперёд перед грозой со скоростью большей, чем скорость движения всего облака. Именно поэтому наблюдатель на земле ощутит приближение грозы по потоку холодного воздуха ещё до того как грозовое облако окажется у него над головой. Распространяющийся по земле нисходящий поток образует зону глубиной от 500 метров до 2 км с отчётливым различием между холодным воздухом потока и тёплым влажным воздухом, из которого формируется гроза. Прохождение такого шквального фронта легко определяется по усилению ветра и внезапному падению температуры. За пять минут температура воздуха может понизиться на 5 °C или больше. Шквал образует характерный шквальный ворот с горизонтальной осью, резким падением температуры и изменением направления ветра.
В экстремальных случаях фронт шквала, созданный нисходящим потоком, может достичь скорости, превышающей 50 м/с, и приносит разрушения домам и посевам. Более часто сильные шквалы возникают, когда организованная линия гроз развивается в условиях сильного ветра на средних высотах. При этом люди могут подумать, что эти разрушения вызваны смерчем. Если нет свидетелей, видевших характерное воронкообразное облако смерча, то причину разрушения можно определить по характеру разрушений, вызванных ветром. В смерчах разрушения имеют круговую картину, а грозовой шквал, вызванный нисходящим потоком, несёт разрушения преимущественно в одном направлении. Следом за холодным воздухом обычно начинается дождь. В некоторых случаях дождевые капли полностью испаряются во время падения, что приводит к сухой грозе. В противоположной ситуации, характерной для сильных многоячейковых и суперячейковых гроз, идёт проливной дождь с градом, вызывающий внезапные наводнения.
Смерч — это сильный маломасштабный вихрь под грозовыми облаками с приблизительно вертикальной, но часто изогнутой осью. От периферии к центру смерча наблюдается перепад давления в 100—200 гПа. Скорость ветра в смерчах может превышать 100 м/с, теоретически может доходить до скорости звука. В России смерчи возникают сравнительно редко, но приносят колоссальный ущерб. Наибольшая повторяемость смерчей приходится на юг европейской части России (Сочи, Туапсе).[]
В небольших грозах пятиминутный пик интенсивных осадков может превосходить 120 мм/час, но весь остальной дождь имеет на порядок меньшую интенсивность. Средняя гроза даёт порядка 2,000 кубометров осадков, но крупная гроза может дать в десять раз больше. Большие организованные грозы, связанные с мезомасштабными конвективными системами, могут создать от 10 до 1000 миллионов кубометров осадков.
Структура зарядов в грозовых облаках в различных регионах.
Распределение и движение электрических зарядов внутри и вокруг грозового облака является сложным непрерывно меняющимся процессом. Тем не менее, можно представить обобщённую картину распределения электрических зарядов на стадии зрелости облака. Доминирует положительная дипольная структура, в которой положительный заряд находится в верхней части облака, а отрицательный заряд находится под ним внутри облака. В основании облака и под ним наблюдается нижний положительный заряд. Атмосферные ионы, двигаясь под действием электрического поля, формируют на границах облака экранирующие слои, маскирующие электрическую структуру облака от внешнего наблюдателя. Измерения показывают, что в различных географических условиях основной отрицательный заряд грозового облака расположен на высотах с температурой окружающего воздуха от −5 до −17 °C. Чем больше скорость восходящего потока в облаке, тем на большей высоте находится центр отрицательного заряда. Плотность объёмного заряда лежит в диапазоне 1-10 Кл/км³. Существует заметная доля гроз с инверсной структурой зарядов: — отрицательным зарядом в верхней части облака и положительным зарядом во внутренней части облака, а также со сложной структурой с четырьмя и более зонами объёмных зарядов разной полярности.
Для объяснения формирования электрической структуры грозового облака предлагалось много механизмов, и до сих пор эта область науки является областью активных исследований. Основная гипотеза основана на том, что если более крупные и тяжёлые облачные частицы заряжаются преимущественно отрицательно, а более лёгкие мелкие частицы несут положительный заряд, то пространственное разделение объёмных зарядов возникает за счёт того, что крупные частицы падают с большей скоростью, чем мелкие облачные компоненты. Этот механизм, в целом, согласуется с лабораторными экспериментами, которые показывают сильную передачу заряда при взаимодействии частиц ледяной крупы (крупа — пористые частицы из замёрзших водяных капелек) или града с ледяными кристаллами в присутствии переохлаждённых водяных капель. Знак и величина передаваемого при контактах заряда зависят от температуры окружающего воздуха и водности облака, но также и от размеров ледяных кристаллов, скорости столкновения и других факторов. Возможно также действие и других механизмов электризации. Когда величина накопившегося в облаке объёмного электрического заряда становится достаточно большой, между областями, заряженными противоположным знаком, происходит молниевый разряд. Разряд может произойти также между облаком и землёй, облаком и нейтральной атмосферой, облаком и ионосферой. В типичной грозе от двух третей до 100 процентов разрядов приходятся на внутриоблачные разряды, межоблачные разряды или разряды облако — воздух. Оставшаяся часть — это разряды облако-земля. В последние годы стало понятно, что молния может быть искусственно инициирована в облаке, которое в обычных условиях не переходит в грозовую стадию. В облаках, имеющих зоны электризации и создающих электрические поля, молнии могут быть инициированы горами, высотными сооружениями, самолётами или ракетами оказавшимися в зоне сильных электрических полей.
www.wreferat.baza-referat.ru
