Гроза — одно из самых опасных для человека природных явлений. Его изучение забирало жизни учёных . Что в наше время известно о грозах, молниях и громе, рассказывают специализированные источники.
КЛЮЧЕВЫЕ МОМЕНТЫ
- Грозы возникают при трёх необходимых условиях: влаге, нестабильной воздушной массе и подъёмной силе (тепле), проходя стадии развития, зрелости и рассеивания.
- Зимой в средних широтах грозы редки из-за отсутствия необходимых условий, но могут возникнуть при приходе мощных тёплых и влажных воздушных масс из океанов.
- Самыми грозовыми местами на Земле являются регионы Африки вокруг озера Виктория и озеро Маракайбо в Венесуэле, где грозы происходят круглый год.
Грозы возникают при определенных условиях
Каждое мгновение на планете бушует от 1,5 до 2 тыс. гроз, каждую секунду разряжаются около 100 молний. Над континентами гроз в 10 раз больше, чем над океанами, а над полюсами их практически нет. Это значит, что грозы возникают там, где для этого складываются определенные условия.
Гроза — это атмосферное явление, при котором внутри облака или между облаком и землей возникают электрические разряды — молнии. Они сопровождаются акустическим воздействием на атмосферу — громом, а также ливнями, градом, шквальным ветром.
Грозы обычно возникают в летнее время, потому что толчком для них становится интенсивность солнечного тепла. Как образовывается гроза? Портал Национального управления океанических и атмосферных исследований NOAA объясняет, что для возникновения грозы необходимы 3 условия: влага, нестабильная воздушная масса и подъёмная сила (тепло).
Сам процесс описывает сайт Центра научного образования Scied Ucar:
- Скопившаяся на поверхности земли большая масса тёплого влажного воздуха начинает быстро подниматься.
- По мере подъёма тёплый воздух охлаждается, потому что температура атмосферы с каждым километром становится ниже на 6,5 °С. При этом водяной пар конденсируется, образуются капли воды и кристаллы. Так формируются кучево-дождевые облака, которые достигают высоты от 10 до 20 км.
- Охлаждённый воздух опускается ниже, где нагревается и снова поднимается. При этом перемещении внутри облака создается электрическое поле.
- Влага собирается во все большие капли, которые уже не удерживает воздушный поток. При падении они создают нисходящий поток с холодным воздухом. На поверхности земли он вызывает сильные шквальные ветры, которые обычно сопровождают грозы.
Таким образом, все грозы проходят 3 стадии: развития, зрелости и рассеивания. Каждая из них продолжается в среднем полчаса.
Специалисты NOAA разделяют грозы по их интенсивности и размерам на такие:
- Одноячеечные. Представляют собой капсулу (ячейку), где происходит описанный выше процесс формирования грозы. В среднем такая гроза охватывает поверхность диаметром до 24 км, длится около часа. Это обычная летняя гроза.
- Многоячеечные. Рядом возникает много ячеек формирования грозы, и они движутся как единое целое фронтом до 1 тыс. км.
- Суперячеечные — мощные грозовые образования с огромным количеством дождя, града, которые длятся часами.
Сайт Scied Ucar объясняет, как в кучево-дождевом облаке возникают молнии и гром. Капли влаги и ледяные кристаллы движутся вверх-вниз, сталкиваются, при этом выбиваются отрицательно заряженные электроны. Они скапливаются в нижней части облака.
Отрицательный заряд стремится к положительному заряду поверхности земли, обычно к самой высокой её точке. Когда они встречаются, возникает вспышка — молния. При этом воздух около неё нагревается до 30 000 °С, мгновенно расширяется и создает ударную волну, которую мы слышим как гром.
Зимой грозы бывают не во всех широтах
Бывает ли гроза зимой? В средних широтах Северного полушария гроза зимой — это почти небывалое явление. Причина кроется в том, что зимой нет необходимых условий для формирования грозы: влажности, нестабильности воздушных масс и тепла. Но с изменением климата зимние грозы стали не таким уникальным событием.
Зимнее солнце в средних широтах не может сгенерировать столько энергии, чтобы достаточно нагреть воздушные массы и создать их сильное вертикальное движение. Поэтому они не могут образовать грозовые облака, для которых требуется конденсация и мощная циркуляция воздуха.
Другая причина отсутствия гроз зимой: воздушные массы содержат меньше влаги. К тому же в этот период она существует в виде кристаллов, а сам воздух обычно холодный и сухой. В зимний период нет встречи холодного и тёплого фронтов, не возникает скачок давления и энергии, которая могла бы выделиться в процессе конденсации и создать мощную циркуляцию воздуха.
Капли, льдинки и снежинки в воздухе при слабой циркуляции хуже заряжаются друг от друга. В облаках не образуется электрическое поле, которое вызвало бы грозовые разряды.
Но если в зимнее время из тёплых океанов в средние широты приходят мощные тёплые и влажные воздушные массы, может начаться интенсивная конвекция, достаточная для образования грозового облака. При этом возможна зимняя гроза, которая сопровождается снегопадом.
Журнал о северных лесах Northern Woodlands описывает редкий тип зимней бури — грозы со снегом. При этом замечает, что для её возникновения необходимы мощные порывы штормового ветра, которые создают необходимую для грозы нестабильность в атмосфере. Такие штормы редки, поэтому редки и зимние грозы.
Снежная гроза сильно отличается от летней характером грома. Летний гром слышен на многие километры. Во время снежной бури падающий снег действует как акустический глушитель, поэтому гул грома слышен в пределах 1–2 км.
Особые условия для формирования грозовых облаков создаются в регионах, где есть горы. Тёплые воздушные массы, пришедшие из южных широт, поднимаются по склонам гор и охлаждаются, влага в них конденсируется и формирует грозовые облака. Если влажность масс и скорость их движения будет достаточно высокой, в горном регионе возможно появление грозы зимой.
На планете есть места, где грозы гремят и в летние, и в зимние месяцы. Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства NASA определяет, что континент Африка — регион с наибольшим числом очагов гроз и молний. Их большинство находится у озера Виктория и других озер вдоль Восточно-Африканской рифтовой долины. А самым грозовым местом на Земле стало озеро Маракайбо в Венесуэле. Здесь частота вспышек молнии достигает нескольких сотен в день.
Гроза с молнией и громом, ливнем и шквалами не такое уж загадочное явление. Но оно не становится менее опасным и занимает второе место после наводнений по числу жертв.
