Молния без грома — физика явления¶

Молния без грома — явление, при котором наблюдатель видит разряд молнии, но не слышит сопровождающего его грома. С точки зрения физики атмосферных разрядов, гром и молния являются двумя сторонами одного процесса: молния — это электрический разряд, а гром — звуковая волна, возникающая при резком расширении воздуха в канале разряда. Тем не менее на практике наблюдатели регулярно сообщают о случаях, когда молния видна, а звук не слышен или слышен настолько слабо, что не распознаётся.

¶Природа грома

При прохождении молниевого разряда ток в канале достигает десятков тысяч ампер, а температура канала поднимается до 25 000–30 000 K — примерно в пять раз горячее поверхности Солнца. Воздух за доли секунды расширяется, образуя ударную волну, которая на расстоянии трансформируется в звуковую волну — гром. Интенсивность грома зависит от силы тока, длины канала и расстояния до наблюдателя. Близкие разряды звучат как резкий хлопок или раскат, далёкие — как низкочастотное урчание.

¶Почему гром может не быть слышно

¶Расстояние и поглощение звука

Основная причина, по которой молнию видно, но не слышно грома, — большое расстояние до разряда. Свет распространяется со скоростью около 300 000 км/с и достигает наблюдателя практически мгновенно, тогда как звук в воздухе движется со скоростью около 340 м/с. Гром от разряда, произошедшего в 20–30 км, дойдёт через 60–90 секунд, а на расстоянии свыше 20 км интенсивность звука заметно ослабевает из-за поглощения атмосферой и рассеяния. На расстояниях 30–50 км и более гром нередко становится неслышимым, особенно если наблюдатель находится в шумной обстановке или в помещении.

¶Ветер и атмосферная неоднородность

Звуковые волны от грома могут быть отклонены ветровыми сдвигами и слоями воздуха с разной температурой. В частности, при наличии инверсии или сильного ветра на высоте звук «уводится» вверх и не доходит до земли. Это явление хорошо известно в акустике и объясняет, почему в одних районах гром слышен за десятки километров, а в соседних — не слышен вовсе.

¶«Тихая молния» (heat lightning)

В народе и в старой литературе описывается явление «тихой молнии» (англ. heat lightning) — периодические замигивания в облаке на горизонте без слышимого грома. В современной метеорологии это явление не считается отдельным типом разряда: оно представляет собой обычные молнии в грозовом очаге, удалённом на 50–100 км и более. На таких расстояниях звук полностью поглощается атмосферой, а свет, многократно рассеянный облаками, воспринимается как мерцание без чётких очертаний.

¶Высотные и кримосферные разряды

С начала 2000-х годов после серии экспериментов на обсерватории Аресибо и в других лабораториях были открыты так называемые трансляминаторные разряды (TLE) — красные спрайты, синие джеты, эльвы и другие свечения в стратосфере и ионосфере над грозовыми облаками. Эти разряды происходят на высотах 40–90 км, далеко за пределами облаков, и сопровождаются либо очень слабым, либо вовсе отсутствующим слышимым громом, поскольку звуковой канал до земли не формируется. Наблюдатель, видящий красный спрайт, фактически наблюдает «молнию без грома» в буквальном смысле.

¶Случаи, когда гром действительно отсутствует

Полное отсутствие грома возможно в нескольких ситуациях:

• разряд произошёл вдали от наблюдателя (более 25–30 км), и звук не дошёл;
• наблюдатель находится в закрытом помещении с хорошей звукоизоляцией;
• звук заглушён сильным ветром, ливнем или другим шумом;
• наблюдатель имеет нарушения слуха в диапазоне низких частот, характерных для далёкого грома;
• разряд произошёл над самим наблюдателем (внутри грозового очага) — в этом случае звук может быть настолько сильным и внезапным, что слуховой аппарат не успевает обработать сигнал, а сам звук воспринимается как оглушение, а не как раскат.

¶Метеорологическое значение

Для прогнозирования метеорологи используют соотношение между молнией и громом для оценки расстояния до грозового очага: каждые 3 секунды задержки соответствуют примерно одному километру. Отсутствие грома при видимых молниях традиционно интерпретируется как признак далёкой грозы, что учитывается при оценке опасности. Однако в последние десятилетия метеорологи отмечают случаи, когда гроза, считавшаяся далёкой по отсутствию грома, быстро приближалась, а разряды могли происходить в безоблачном небе над наблюдателем (так называемые сухие грозы).

Источники:

• Раков В. А., Умань М. А. Молния. — М.: Логос, 2010.
• Умань М. А. Молния. — М.: Мир, 1978.
• Хрусталёв Б. М. Атмосферное электричество. — Л.: Гидрометеоиздат, 1972.
• NASA. Transient Luminous Events above Thunderstorms. — 2001–2023.