Град и грозы

Сконденсированная влага в облаках выпадает на землю в виде осадков. Это происходит в том случае, когда капельки воды или частицы льда становятся настолько крупными, что успевают преодолеть весь путь до земли, избежав высыхания. Чем выше находятся облака от земли, тем крупнее должны быть капли. Только тогда пойдет дождь.

Процесс конденсации не полностью объясняет появление дождя и снега. В этом сложном явлении участвуют и другие процессы. Во многих облаках, расположенных над теплыми территориями, дождь образуется в результате слипания капелек. Их размер варьирует от 0,005 до 0,05 мм в диаметре. Обычные же дождевые капли имеют диаметр около 1 мм и редко достигают 5 мм.

Если в переохлажденном облаке одновременно находятся капельки воды и кристаллики льда - это также вызывает выпадение осадков. Ввиду разницы в физических свойствах воды и льда капельки будут испаряться, а ледяные кристаллы расти. Наиболее интенсивно этот процесс идет при температуре около -25 °С. Образовавшиеся кристаллы льда имеют форму пластин или звезд. Масса кристалликов льда увеличивается, и из-за растущей тяжести они опускаются внутрь облака, где сталкиваются с капельками переохлажденной воды. В результате они увеличивают свою массу и выпадают в виде снега. Если воздух под облаками имеет температуру ниже О °С, то снежинки достигают земной поверхности.

Распространенный вид осадков - переохлажденный дождь. Это явление происходит тогда, когда в холодное время года наступает теплый фронт. Сначала в слоистых облаках над теплым фронтом образуются снежинки. Попадая в воздух движущегося теплого фронта, они тают. Но образовавшиеся в нем дождевые капли попадают в более холодный нижний слой воздуха. Если температура в нем не намного ниже 0°С, то дождь достигает поверхности земли не замерзая. Однако, попадая на охлажденные предметы, находящиеся на земной поверхности, и охлажденную землю, дождь быстро замерзает. На поверхности деревьев, на дорогах и улицах капли дождя замерзают, образуется гладкая корочка льда, которую мы называем гололедом.

Если ледяной дождь идет долго, то происходит нарастание льда на ветвях деревьев, проводах и металлических конструкциях. Под его тяжестью они ломаются. Нарушается работа связи и энергоснабжения, падают столбы электропередач. Очень опасны для транспорта и пешеходов покрытые корочкой льда поверхности дорог. Они являются причиной многочисленных аварий транспорта и травм людей.

В том случае если слой воздуха над теплым фронтом очень холодный, то капли дождя замерзают и превращаются в ледяные шарики до 5 м в диаметре. Они имеют овальную форму и почти непрозрачны. Мы часто называем их снежной крупой.

Град - одна из разновидностей осадков, выпадающих из облаков. Это комочки снега овальной или сферической формы, покрытые снаружи корочкой льда. Корочка образуется при движении комочков снега внутри переохлажденного облака. Слойки льда нарастают, и градина становится многослойной. Структура их неоднородна.

Выпадение града происходит из так называемых кучево-дождевых облаков. С ними обычно связаны и грозы. Эти облака имеют большую высоту, иногда до 10 км. Внутри них существуют сильные восходящие потоки воздуха, скорость которых достигает нескольких десятков метров в секунду. В силу своей подвижности и большой скорости они способны поднимать капли влаги до тех высот, где температуры достигают минус 20-40°С. В таких условиях капли даже в переохлажденном состоянии уже не могут находиться и начинают замерзать, превращаясь в льдинки. Ледяные кристаллики продолжают смерзаться друг с другом и нарастают за счет прилипания и продолжающегося замерзания переохлажденной влаги. В конце концов возникают градины, которые из-за своей массы уже не в состоянии находиться в воздухе и начинают падать вниз. Приобретая большую скорость, которая иногда составляет 15 м/с, градины, не успев растаять, даже несмотря на высокую температуру приземного воздуха, падают на землю.

Градины бывают различных размеров - от долей миллиметра до нескольких сантиметров. В ряде мест отмечалось выпадение уникальных по размерам градин. В США известны случаи, когда градины достигали 12 см в диаметре, а массы - 700 г. Довольно часто крупный град выпадает в тропических странах. Там кучево-дождевые облака имеют большую вертикальную толщину, и при своем падении градины, сталкиваясь друг с другом, быстро смерзаются. В октябре 1977 г. в Южной Африке градины достигали размеров 10 см и весили 600 г. Но самые крупные градины выпали в Китае и Индии.В Китае в апреле 1981 г. масса отдельных градин достигала 7 кг.

Чаще всего выпадение града сопровождается грозой, но не при всякой грозе наблюдается град. В ряде районов нашей планеты град случается по крайней мере 4-6 раз в году (Франция, Северный Кавказ, Грузия, Армения, горные области Средней Азии). Наибольший ущерб наносит град сельскому хозяйству, уничтожает посевы зерновых, ломает виноградную лозу и ветви фруктовых деревьев, стебли подсолнечника и кукурузы, сбивает плоды с фруктовых деревьев. От градин нередко погибают домашние птицы и мелкий скот. Бывают и уникальные случаи. В 1961 г. в Индии градина массой 3 кг убила слона. В конце 30-х годов на Северном Кавказе разразился град. Градины размером около 5-6 см убили свыше 20 000 овец. Нередко градины пробивают крыши домов и автомобилей. Но такие случаи все-таки редки. Размер градин обычно не превышает 1 см. Многие, возможно, были свидетелями, когда град покрывал землю сплошным слоем. В 1965 г. в районе Кисловодска выпал град, толщина слоя достигла 75 см.

Грозы - опасные природные явления. Наиболее часто они возникают весной и летом и всегда несут влагу. В ряде районов они служат единственным источником влаги. Их возникновение связано с продвижением холодных фронтов, но довольно много их происходит и вдали от фронтов. Гроза начинается с подъема столба воздуха, образующего белое, очень похожее на качан цветной капусты облако. Внутри этого растущего облака воздух интенсивно перемещается, нередко скорость вертикальных восходящих потоков достигает 100 км/ч, а верхняя поверхность облака - высоты 15-18 км.

Как только верхняя поверхность облака достигнет нижней границы стратосферы, оно начинает растекаться по направлению ветра и принимает форму наковальни. По периферии восходящего столба возникают нисходящие потоки воздуха. Мчащиеся с бешеной скоростью потоки хаотично смешиваются и сталкиваются. Попадая в грозовое облако, самолет испытывает сильнейшую болтанку. Воздушные потоки то подбрасывают самолет вверх, то увлекают его вниз. Но если восходящие и нисходящие струи воздуха очень узкие, они вызывают вибрацию самолета.

Грозовые облака живут недолго. Быстро образуясь, они распоряжаются молниями и дождем, а иногда и градом. В том случае если грозовые облака охватывают большие пространства, они делятся на части и грозы длятся часами, вызывая мощные восходящие и нисходящие потоки воздуха.

Молнии являются обязательным атрибутом любой грозы. Вертикальное движение в грозовых облаках и взаимодействие воды с кристаллами льда приводят к накоплению электрических зарядов на каплях. Верхняя часть облака заряжается положительно, а нижняя - отрицательно. Когда разность зарядов становится достаточно большой, между отдельными частями облака или между облаком, заряженным положительно, и землей проскакивают гигантские искры - молнии.

Во время грозы молния опасна для человека, находящегося на открытом пространстве. Чтобы обезопасить себя, человек ищет укрытие, прячется в здании, имеющем громоотвод, или в автомобиле. Особенно часто молния поражает людей, прячущихся от дождя под одиноко стоящим деревом или находящихся под высокими металлическими конструкциями. В США, например, в среднем ежегодно от молнии погибают около 200 человек.