Как происходит гроза¶

Гроза — атмосферное явление, сопровождающееся электрическими разрядами (молниями) и громом, возникающее внутри кучево-дождевых и кучево-грозовых облаков или между облаком и поверхностью Земли. Грозы развиваются преимущественно в тёплое время года и характеризуются сильными порывами ветра, ливневыми осадками и градом. Интенсивность явления оценивается по шкале, предложенной в 1956 году советским учёным Э. Л. Крайнцем.

¶Предпосылки возникновения

Для образования грозы необходимы три условия: наличие влаги, неустойчивая стратификация атмосферы (когда температура воздуха быстро снижается с высотой) и наличие источника подъёма воздуха. В умеренных широтах грозы чаще всего развиваются в тёплые месяцы, когда солнечное прогревание поверхности Земли максимально. В тропиках грозы возможны круглогодично.

Источником подъёма воздуха может служить фронтальная поверхность, склоны гор, зоны сближения ветров или просто сильный прогрев земной поверхности. В России наиболее грозоопасные районы — Предкавказье, юг Сибири, Дальний Восток, где за год фиксируется до 40–60 грозовых дней.

¶Стадии развития грозового облака

Гроза проходит в своём развитии три стадии, соответствующие стадиям жизни кучево-дождевого облака.

¶Стадия развития

В начале над очагом нагретого воздуха формируется кучевое облако Cumulus, которое быстро растёт вверх за счёт восходящих потоков. Вертикальная скорость подъёма воздуха в сильной грозе может достигать 10–20 м/с, а верхняя граница облака поднимается до высоты 8–12 км, иногда выше. На этой стадии осадков ещё нет, облако выглядит как белая «башня» или «купол» с чёткими контурами.

¶Стадия зрелости

Внутри облака формируются восходящие и нисходящие потоки, создающие «ячейку» конвекции. В верхней части облака, где температура опускается ниже −10…−15 °C, начинается процесс электризации: крупные капли воды и ледяные кристаллы сталкиваются, обмениваются зарядами и разделяются по массе. Лёгкие кристаллы уносятся восходящим потоком в верхнюю часть облака и несут положительный заряд, тяжёлые градины и капли оседают в нижнюю часть и заряжаются отрицательно. В результате в облаке формируется двухполюсная или трёхполюсная электрическая структура: положительный заряд в верхней зоне, основной отрицательный — в средней, слабый положительный — в нижней.

Когда электрическое поле достигает критического значения (порядка 100 кВ/м в облаке и 10 кВ/м у поверхности), начинаются разряды — молнии. Молния представляет собой кратковременный (0,01–0,1 с) мощный электрический ток, проходящий по каналу диаметром несколько сантиметров. Температура канала молнии достигает 30 000 °C, что приводит к мгновенному расширению воздуха и образованию ударной волны — грома. Раскаты грома объясняются отражением звуковой волны от слоёв воздуха с разной температурой и от рельефа.

На стадии зрелости выпадают сильные ливни, возможен град, дуют резкие порывистые ветра — шквалы. Продолжительность этой стадии — обычно 15–30 минут.

¶Стадия распада

Восходящий поток ослабевает и постепенно заменяется нисходящим, который вытесняет тёплый влажный воздух из зоны питания. Облако теряет чёткие контуры, превращается в слоисто-дождевое, осадки становятся слабыми, молнии прекращаются. Общая продолжительность грозы — от 15 минут до 2 часов, у затяжных фронтальных гроз — до нескольких часов.

¶Виды гроз

По расположению центра электрической активности различают:

• облачные (внутриоблачные) — разряды происходят внутри облака, с земли не видны;
• внутриоблачно-земные — комбинированные разряды;
• земные (облачно-земные) — молния пробивает воздушный промежуток между нижней частью облака и поверхностью Земли; именно они представляют опасность для людей и объектов.

По интенсивности грозы делятся на слабые, умеренные и сильные (по шкале Крайнца). По месту возникновения выделяют фронтальные и нефронтальные (внутримассовые) грозы.

¶Распространённость в России

На территории России грозы наиболее часты на Северном Кавказе (до 60 дней в год), в Закавказье, на Алтае и в Приморье. В центральных районах европейской части России грозы приходятся преимущественно на июнь — август. Зимние грозы редки и возможны в Приазовье, на побережье Чёрного моря и в отдельных районах Дальнего Востока.

¶Опасности и защита

Основные опасности грозы — поражение молнией, наводнения, шквалы, град. По статистике, в России от ударов молний ежегодно погибают десятки людей. Безопасным поведением считается пребывание в закрытом помещении или автомобиле, прекращение купания в водоёмах и нахождения на открытых возвышенностях и под отдельно стоящими деревьями.

Источники:

• Айзенберг В. М. «Грозы», Гидрометеоиздат, 1969
• Крайнц Э. Л. «Аэроклиматические условия гроз в СССР», Гидрометеоиздат, 1968
• «Физическая энциклопедия», т. 1
• Брахник Н. Н. «Молнии и грозозащита», Энергоатомиздат