Гроза как электрическое явление реферат

Обновлено: 05.07.2024

Грозы обычно возникают в тот момент, когда происходит перемещение холодных воздушных масс, вытесняющих теплые. Начинается гроза с воздушного столба, образующего высокое белое облако, которое быстро набухает, Грозовые облака имеют огромные размеры — их толщина достигает 10 км. Когда верхняя граница облака добирается до стратосферы, оно как бы сплющивается и, вытягиваясь по направлению ветра, принимает форму наковальни. Грозовые шквалы способны вызвать сильные разрушения. Известны случаи, когда они переворачивали железнодорожные вагоны весом 16 тонн.

Файлы: 1 файл

Реферат по физике Электрические атмосферные явления.doc

Изучение атмосферных электрических явлений

Наиболее яркое электрическое атмосферное явление — гроза. На земном шаре одновременно происходит до 1800 гроз. В умеренных широтах грозы в среднем бывают 10–15 раз в год, у экватора на суше от 80 до 160 дней в году грозовые, над океаном грозы случаются реже, а в Арктике — одна в несколько лет.

Во время грозы между облаками или между облаками и земной поверхностью возникают электрические разряды большой мощности — молнии. В этот момент в облаках происходит трение молекул, в результате чего появляется электрическое напряжение. Температура молнии достигает 30000°С. Она так сильно разогревает окружающий воздух, что он стремительно расширяется и с грохотом одолевает звуковой барьер. Раскаты этого грома объясняются отражением звука от облаков. Грозам обычно сопутствуют ливневые осадки, град, но бывают грозы и без дождей. Вспышки невидимых и неслышимых молний при отдаленной грозе, освещающие изнутри облака, называют зарницами.

Иногда при грозе появляются так называемые шаровые молнии — ослепительные, искристые, огненные шары. Они плывут над землей с потоком воздуха, и, случается, втягиваются сквозняком в дома, взрываются внутри зданий. Природа их еще окончательно не выяснена.

Молния – это искровой разряд электрического заряда кучевого облака , сопровождающийся ослепительной вспышкой и резким звуком (громом). Существует несколько видов разрядов:

Искровой разряд - (искра электрическая) - нестационарный электрическийразряд в газе, возникающий в электрическом поле при давлении газа до нескольких атмосфер. Отличается извилистой разветвленной формой и быстрым развитием (ок. 10-7 с). Температура в главном канале искрового разряда достигает 10 000 К. В и природе наблюдается в виде молнии.

Коро́нный разря́д — это характерная форма самостоятельного газового разряда, возникающего в резко неоднородных полях. Главной особенностью этого разряда является то, что ионизационные процессы электронами происходят не по всей длине промежутка, а только в небольшой его части вблизи электрода с малым радиусом кривизны (так называемого коронирующего электрода).

Дуговой разряд, один из типов стационарного электрического разряда в газах. Впервые наблюдался между двумя угольными электродами в воздухе в 1802 В. В. Петровым и независимо в 1808—09 Г. Дэви. Светящийся токовый канал этого разряда был дугообразно изогнут, что и обусловило название Д. р.

Тле́ющий разря́д — один из видов стационарного самостоятельного электрического разряда в газах. Формируется, как правило, при низком давлении газа и малом токе. При увеличении проходящего тока превращается в дуговой разряд.

Темный или таунсендовский разряд, самостоятельный квазистационарный электрический разряд в газах при низких давлениях и очень малых токах (менее 10-5 А). Электрическое поле в разрядном промежутке однородно или слабо неоднородно. Объёмный заряд имеет очень низкую плотность и практически не искажает поле.

Молния представляет большой интерес не только как своеобразное явление природы. Она дает возможность наблюдать электрический разряд в газовой среде при напряжении в несколько сотен миллионов вольт и расстоянии между электродами в несколько километров.

В 1750 Б.Франклин предложил Лондонскому королевскому обществу поставить опыт с железной штангой, укрепленной на изолирующем основании и установленной на высокой башне. Он ожидал, что при приближении грозового облака к башне на верхнем конце первоначально нейтральной штанги сосредоточится заряд противоположного знака, а на нижнем – заряд того же знака, что у основания облака. Если напряженность электрического поля при разряде молнии возрастет достаточно сильно, заряд с верхнего конца штанги будет частично стекать в воздух, а штанга приобретет заряд того же знака, что и основание облака.

Предложенный Франклином эксперимент не был осуществлен в Англии, однако его поставил в 1752 в Марли под Парижем французский физик Жан д'Аламбер. Он использовал вставленную в стеклянную бутылку (служившую изолятором) железную штангу длиной 12 м, но не помещал ее на башню. 10 мая его ассистент сообщил, что, когда грозовое облако находилось над штангой, при поднесении к ней заземленной проволоки возникали искры.

Сам Франклин, не зная об успешном опыте, реализованном во Франции, в июне того же года провел свой знаменитый эксперимент с воздушным змеем и наблюдал, электрические искры на конце привязанной к нему проволоки. На следующий год, изучая заряды, собранные со штанги, Франклин установил, что основания грозовых облаков обычно заряжены отрицательно.

Более детальные исследования молний стали возможны в конце 19 в. благодаря совершенствованию методов фотографии, особенно после изобретения аппарата с вращающимися линзами, что позволило фиксировать быстро развивающиеся процессы. Такой фотоаппарат широко использовался при изучении искровых разрядов. Было установлено, что существует несколько типов молний, причем наиболее распространены линейные, плоские (внутриоблачные) и шаровые (воздушные разряды). Линейные молнии представляют собой искровой разряд между облаком и земной поверхностью, следующий по каналу с направленными вниз ответвлениями. Плоские молнии возникают внутри грозового облака и выглядят как вспышки рассеянного света. Воздушные разряды шаровых молний, начинающиеся от грозового облака, часто направлены горизонтально и не достигают земной поверхности.

Разряд молнии обычно состоит из трех или более повторных разрядов – импульсов, следующих по одному и тому же пути. Интервалы между последовательными импульсами очень коротки, от 1/100 до 1/10 с (этим обусловлено мерцание молнии). В целом вспышка длится около секунды или меньше. Типичный процесс развития молнии можно описать следующим образом. Сначала сверху к земной поверхности устремляется слабо светящийся разряд-лидер. Когда он ее достигнет, ярко светящийся обратный, или главный, разряд проходит от земли вверх по каналу, проложенному лидером.

Разряд-лидер, как правило, движется зигзагообразно. Скорость его распространения колеблется от ста до нескольких сотен километров в секунду. На своем пути он ионизирует молекулы воздуха, создавая канал с повышенной проводимостью, по которому обратный разряд движется вверх со скоростью приблизительно в сто раз большей, чем у разряда-лидера. Размер канала определить трудно, однако диаметр разряда-лидера оценивается в 1–10 м, а обратного разряда – в несколько сантиметров.

Молнии, наиболее зрелищные проявления электричества в природе, представляют собой мощные разряды, образующиеся в нижних слоях атмосферы. Когда между грозовым облаком и землей возникает большая разность потенциалов, вспыхивают гигантские искры и раздаются раскаты грома. Иногда сила тока в молнии достигает сотни тысяч ампер.

1. Природа молнии

Снаружи наша планета укутана огромным воздушным одеялом, которое постоянно бомбардируют и ионизируют космические лучи. Глубоко в недрах жидкое металлическое ядро работает как динамо-машина, создавая токи и магнитное поле. По сути, мы живем внутри огромной машины, производящей и преобразующей гигантские количества электричества. Поэтому нет ничего удивительного в том, что время от времени мы становимся свидетелями ее грандиозной деятельности. Первым в ряду естественных электрических явлений следует назвать молнию.

Огненные зигзаги, распарывающие небо, - это разновидность искрового электрического разряда. Он возникает в грозовом облаке, когда между частями самого облака или между облаком и землей появляется большая разность потенциалов. Разделение зарядов внутри грозового облака происходит благодаря конвективным потокам, переносящим наэлектризованные из-за трения капельки воды. Перед самой вспышкой молнии от облака к земле устремляется поток электронов, которые, соударяясь с молекулами воздуха – кислорода и азота, - ионизируют их. В результате в газовой среде возникает яркий разряд тока силой в десятки тысяч ампер. Быстро нагреваясь, атмосферный газ расширяется, порождая ударную звуковую волну, и мы слышим гром.

Когда удалось измерить температуру в канале молнии, оказалось, что она достигает 25-27 тысяч градусов. И чуть ли не три четверти энергии грозового разряда расходуется именно на нагревание воздуха в канале молнии. Понятно, что воздух, температура которого за несколько десятимиллионных долей секунды поднимается почти до 1500 градусов, расширяется столь сильно, что процесс этот становится сравним со взрывом.

Сегодня особые микрофоны позволили сделать выводы о размерах канала молнии, ее мощности, о состоянии атмосферы, об объеме облака и даже о процессах, благодаря которым облако накапливает электричество.

И тут уж стала выясняться сущая фантастика! Эти природные электрические машины, как оказалось, способны накапливать потенциалы в миллиарды вольт, а общая мощность средней грозы вполне сравнима со взрывом нескольких термоядерных бомб! И все это – результат всего лишь взаимодействия капелек и льдинок, которые держатся в воздухе на восходящих потоках.

Несмотря на изученную природу, молнии продолжают удивлять. Так, в 1989 ученые открыли их новый вид – высотные электрические разряды, или спрайты. Они образуются в ионосфере и бьют сверху вниз, по направлению к грозовым облакам на расстояние 40 – 50 км, но исчезают, не достигая их. Еще более странные молнии наблюдали ученые из Тайваньского национального университета имени Чена Куна во время нескольких гроз над Южно-Китайским морем в 2002 году. Разряды атмосферного электричества били не вниз, а вверх – от грозовых облаков в верхние слои атмосферы. Разветвленные молнии имели гигантские размеры: светящиеся зигзаги длиной 80 км уходили ввысь на 95 км. Разряды продолжались менее секунды и сопровождались низкочастотным радиоизлучением. Чтобы их увидеть, ученые использовали специальные фотокамеры, чувствительные к очень слабым световым вспышкам.

2. Шаровая молния

Почему шаровая молния двигается горизонтально, а не поднимается вверх, каким образом обходит препятствия и откуда в ней столько энергии? Эти вопросы еще ждут своего разрешения. Ученые пока только пытаются создать теорию шаровой молнии и воспроизвести в лаборатории рождение разноцветных электрических шаров с загадочными свойствами.

3. Статическое электричество

Наблюдая за работой своей дочери, древнегреческий философ Фалес из Милета заинтересовался необычным феноменом. Девочка пыталась очистить янтарное веретено от ниточек, но те снова липли, как будто их что-то тянуло к камню. Тогда, во времена Фалеса, это явление так и осталось загадкой. Теперь мы знаем о существовании заряженных частиц, которые переходят с одного предмета на другой. Наименьшим отрицательным зарядом обладает электрон, а точно таким же по величине, но положительным – протон. Когда янтарь натирают шерстяной тканью, происходит обмен электронами, и два первоначально нейтральных предмета оказываются заряженными. Законы нашего мира таковы, что разноименные заряды притягиваются, поэтому мелкие ниточки и липнут к янтарю.

Накопление неподвижных зарядов приводит к возникновению статического электричества. Все мы с ним хорошо знакомы и сами накапливаем заряд, когда ходим по паркету, причесываемся, надеваем синтетическую одежду.

Есть опасность и при работе с диэлектрическими легковоспламеняющимися жидкостями и сыпучими материалами: достаточно небольшого разряда, чтобы вспыхнул пожар.

Электризуются и самолеты. Это происходит в полете и при торможении на взлетной полосе. Поэтому после остановки к ним не сразу приставляют металлические трапы, а сначала разряжают лайнеры, опуская на землю металлический трос, иначе могут пострадать и люди, и техника.

4. Использование статического электричества

При правильном использовании статическое электричество может приносить немало пользы. Положительно действует на организм так называемый статический душ, а органы дыхания лечат с помощью специальных электроаэрозолей. Чтобы очистить воздух от пыли, сажи, кислотных и щелочных паров, прибегают к электростатическим фильтрам. Рыба будет коптиться быстрее, если ее поместить в специальную электрокамеру, где конвейер с продуктом заряжен положительно, а электроды - отрицательно. Работа ксероксов и лазерных принтеров также основана на действии статического электричества: положительные заряды образуют на барабане изображение оригинала и притягивают частицы краски, создавая картину. Затем порошок переносится на лист заряженной бумаги, где горячие валики укатывают ее в бумагу.

Знаете ли вы, что, даже поглаживая кошку, мы получаем электрический заряд? Правда, чтобы зажечь обычную лампочку, нам придется одновременно гладить несколько миллионов кошек.

5. Электрические явления в живой природе

Одно из самых поразительных свойств живых существ – способность накапливать заряд. Так, с его помощью некоторые рыбы - угри, сомы и скаты – охотятся, оглушая и обездвиживая свою добычу. Органы, которые расположены по обеим сторонам головы электрического ската, способны генерировать напряжение до 200 вольт. Акулы используют электричество иначе. Под кожей их головы прячется много маленьких электрочувствительных органов, так нахываемых ампул Лоренцини. Благодаря им хищницы находят свою жертву – по малым электрическим полям, которые создают ее мышцы. Величина таких полей в воде всего 5 микровольт, но этого оказывается достаточно, чтобы акула могла найти притаившуюся рыбку.

Кроме того, электрические явления неразрывно связаны с жизнедеятельностью клеток и влияет на физиологические процессы в организме. Так, по электропроводности живых тканей можно судить об их жизнеспособности. Эту особенность сегодня используют медики. Различные электрические реакции сопровождают всю нашу деятельность, будь то сокращение мышц, работа головного мозга или сердца. Изучая электрическую активность мозга, ученые проводят диагностику нервных и психических расстройств, электрокардиограммы выявляют болезни сердечно-сосудистой системы.

Хорошо проводят постоянный ток кровь, лимфа, мышцы, а ногти и волосы не проводят вовсе. Хуже пропускают ток нервы, сухожилия, жировые ткани и кости. Например, удельное сопротивление мышц – 200 Ом*см, жира – 3000 Ом*см, тогда как металлов – около 10-6 – 10-4 Ом*см.

В конце 19 века было открыто благотворное влияние электрического тока и на вегетативные функции растений, что неоднократно пытались использовать для повышения урожайности сельскохозяйственных культур. В этом направлении работало много ученых, было получено патентов. Так, в России, в институте физиологии растений РАН, показали, что при пропускании тока через стебель линейный рост побегов может увеличиваться на 30%, а на интенсивности фотосинтеза сказывается разность электрических потенциалов между землей и атмосферой. Но практического применения эти работы так и не нашли.

Влияние электричества на всевозможные процессы связано в первую очередь с тем, что его элементарные порции – электроны, с одной стороны, крайне легки и подвижны, а с другой – именно они соединяют атомы в молекулы и цементируют твердые предметы. Благодаря электрическим силам существует вода, ездят трамваи, а в голове рождаются мысли. Без этого феномена не светило бы Солнце и не зародилась бы жизнь.

Список литературы

х озяйств енную де ятельно сть человек а, причем, как правило, нег ативн о е.

Поражение лю дей, х озяйственных об ъект ов и летательных а ппарат ов

мо лниями, помехи рад и о связи, перебои в э лектро снабж ении - во т далек о не

полный пер ечень нега тивных факт оров, связанных с грозовыми разрядами.

Обеспечение э ффективной грозозащиты, в т ом числе путем ак тивных

воз действий на облак а и о садки, воз можно т ольк о при знании физиче ских

К насто ящему времени ок онча тельная физическая кар тина формиров ани я

мо лниевых разрядов в к онвективных об лаках до сих пор еще не сост авлена.

Исследов ание гроз связано, прежде всег о, с обе спе чением безопасности

жизнедеятельности человека. С развитием челове че ск ой цивилизации и

техническ ой оснащенн о сти жизни человек а, явления приро ды не сут угроз у и

для человек а и для его иск усственной среды. В т ом числе, эт о отно сится и к

Изучить природу грозовых явлений, правила поведения при грозе и оказание

В данной работе использовались материалы и данные МЧС России, такие как

учебники и методические пособия и энциклопедии, а так же переработанные

Изло жим о сновные представления, с уще ств ующие на сег од няшний день.

Стихийным бедствием называется природное явление значительного

масштаба, в результате которого может возникнуть или возникла угроза

жизни или здоровью людей, произойти разрушение или уничтожение

материальных ценностей и компонентов окружающей природной среды.

Чрезвычайная ситуация (ЧС) — обстановка на определенной территории,

сложившаяся в результате аварии, опасного природного явления,

катастрофы, стихийного или иного бедствия, которые могут повлечь или

повлекли за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или

окружающей природной среде, значительные ма териальные потери и

Гроза - это атмосферное явление, связанное с развитием мощных кучево-

дождевых облаков, сопровождающееся многократными электрическими

разрядами (молниями) между облаками, облаками и земной поверхностью,

шквалистым ветром, звуковыми явлениями (громом), ливневыми дождями,

Молния - это высоко-энергетический электрический разряд, возникающий

вследствие установления разности электрических потенциалов (иногда до

нескольких миллионов вольт) между поверхностями облачного покрова и

Молниезащита – комплекс мер, направленных на предупреждение ударов

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 м еньше, чем над континентами. В

тропической и субтропической зоне (от 30° северной широты до 30° южной

широты) сосредоточено около 78 H% 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 и

приходится на время перед восходом солнца. На грозы влияют также

географические особенности местности: сильные грозовые центры находятся

Одним из проявлений грозы является шаровая молния. Общепринятого

научного обоснования природы шаровой молнии пока нет. Шаровая молния

может появиться неожиданно в любом месте. Многократными

наблюдениями установлена связь ша ровой молнии с линейными молниями.

Шаровая молния может достигать размера футбольного мяча. Наряду с

шаровидной, встречаются яйцеобразные и грушевидные формы. Она

движется в пространстве медленно, с остановками, иногда взрывается,

шаровая мо лния примерно одну минуту. Во время движения шаровой

молнии слышится лег кий свист или шипение, порой она движется беззвучно.

Цвет шаровой молнии может быть различным: красным, белым, синим,

черным, перламутровым. Иногда шаровая молния вращается и искрит.

Благодаря своей пластичности шаровая м олния может проникнуть в

помещение, в палатку, пещеру, в салон автомобиля. Траектория ее дви жения

и варианты поведения непредсказуемы. При появлении шаровой молнии

нельзя резко двигаться, пытаться поймать огненный шар или вытолкнуть его.

Даже при соприкосновении шаровой Молнии с телом человека следует

сохранять спокойств ие и помнить, что она может исчезнуть так же

неожиданно, как и появилась. Иногда ша ровая молния взрывается, что может

привести к получению травмы. В этой ситуации пострадавшему необходимо

оказать такую же помощь, как и в случае поражения ли нейной молнией или

Р аспре де л ение гроз овых разрядов по повер хности Зе мли.

Необ х о димыми условиями для в озникновения грозовог о об лака яв л яется

наличие условий для развития к онв екции или иного ме ханиз ма, создающег о

восх о дящие пот оки, запаса влаги, дост а то чного д ля образов ания о с адк ов, и

наличия ст рук туры, в к от орой часть обла чных частиц нах о дится в жидк о м

со сто янии, а часть — в ледяно м. К онв екция, приво дящая к развитию гроз,

— при неравно мерном нагрев ании приземного сло я воз духа над различной

по дстилающей поверхностью. Например, над во дной поверхностью и сушей

из-за различий в темпера туре во ды и по чвы. Над крупны ми горо дами

интенсивно сть к о нвекции зна чительно выше, чем в окре стно стях г оро да.

— при по дъеме или выте снении теплог о воздух а х оло дным на а тмо сферных

фронтах. А тмос ферная к онвекция на а тмос ферных фронт ах зна чительно

интенсивнее и чаще, чем при внутримассовой к онв екции. Часто фронтальная

к онвекция развивается о дновременно со слоисто-до ждевыми облак ами и

об ла чными о садками, что маскир ует образ ующие ся кучево-до ждевые об лака.

— при по дъеме воз духа в районах г орных массивов. Даж е небольшие

возвышенности на ме стности приво дят к усилению образования об лак ов (за

с чет вынужденной к онвекции). Высокие горы соз дают особенно сло жные

условия для развития к онвекции и, по чти все г да, увеличиваю т ее

Все грозовые об лака, независимо от их типа, по следов ат ельно прох одят

стадии кучевог о об лака, стадию зрелого г розовог о об лака и стадию распада.

Одно время г ро зы классифицировались в соо тветствии с тем, г де они

наб лю дались,H— например, лок альные, фронт альные или орографиче ские. В

насто ящее время более принят о классифицирова ть грозы в соотв ет ствии с

харак теристиками самих гроз и эти харак теристики в о сновном зависят от

метеорологическ ог о окру жения, в к оторо м развивается гроза.

Основным необ х о димым условием для образ о вания гроз овых облак ов

явля ет ся со стояние не уст ойчиво сти ат мо с феры, формир ующее во сх о дящие

пот оки. В зависимо сти от величины и мощности т аких пот ок ов фор мируются

Одно ячейк овые куч ево-дождевые (Cumulonimbus, Cb) об лака раз ви ваю тся в

дни со слабым ветром в малоградиентно м бариче ск о м поле. Их назыв ают еще

внутримассовыми или локальными грозами. Они состоят из к онвек тивной

ячейки с восх о дящим пот ок о м в центра льной своей части. Они могут

до стига ть грозовой и градовой интенсивности и быст ро разруша ться с

выпадением о садк ов. Размеры так ого об лак а: попере чный 5-20 Hкм,

до 1 часа. С ерье зных изменений пог о ды после гро зы не происх од ит .

Г роза на чинается с возникновения к учевог о облак а х орошей пог о ды (Cumulus

humulus). При б лаг оприятных условиях возникшие кучевые об лака быстро

растут к ак в вертик альном, так и в г оризонтальном направ лении, при это м

восх о дящие пот оки нах о дятся почти по в с ему объему об лак а и

увеличив аются от 5 м/с до 15-20 м/с. Нисх одящие по токи о чень слабы.

Окру жающий воз дух активно проникает в нут рь об лака за с чет смешения на

границе и вершине об лака. Об лак о перех о дит в стадию Cumulus mediocris.

Образ ующие ся в ре з у ль та те к онденсации мель чайшие во дяные к апли в так о м

об лак е сливаются в более кр упные, к о торые унос ятся мощными

восх о дящими пот оками вв ерх. Облак о еще о днород но е, со стоит из ка пель

во ды, у держив а емых восх о дящим пот ок о м, о с адкиH— не выпадают . В верхней

части об лака при попадании частиц во ды в зону о трицательных темпера тур

ка пли по степенно на чинают превраща ться в кристаллы льда. Облак о

перех одит в стадию мощно-к учевог о облак а (Cumulus congestus). Смешанный

со став об лака прив о дит к укрупнению об ла чных эле ментов и создани ю

условий для выпадения о садк ов. Т ак ое об лак о назыв ают куч е во-до ждевым

(Cumulonimbus) или куч ево-дождевым лысым (Cumulonimbus calvus).

Вертик альные потоки в нем до сти гают 25 м/с, а уровень в ершины до стигает

Испаряющие ся частицы о с адк ов о хлаждают окр ужающий воз дух, что

приво дит к дальнейшему усилению нисх од ящих пот ок ов. На ст адии зрело сти

в об лак е однов ременно присутст в уют и в о сх о дящие и нис х о дящие воздушные

Многие люди при наблюдении грозы испытывают подсознательный страх, даже находясь дома, в безопасности, а не на улице. Суеверный ужас перед величественным природным явлением живет в человечестве с начала времен. Раньше стихия причиняла большой ущерб, вызывала пожары и наводнения, сегодня, благодаря науке, ее удалось присмирить. Однако человеческие жертвы случаются до сих пор, и связаны они с неправильным поведением во время грозы.

Что такое гроза

Гроза – это природное явление, представляющее собой возникновение электрических разрядов между намагниченными кучево-дождевыми облаками и земной поверхностью. Стихия сопровождается ливнями, градом, порывистым ветром.

Характеристики у атмосферного явления следующие:

скорость движения фронта – от 20 до 80 км/ч;
проходимое расстояние – от 2 км;
частота возникновения – около 40 тысяч раз в год;
длительность – до часа.

Большая часть гроз образуется над материковой поверхностью в экваториальных и тропических широтах. Наиболее мощные и опасные грозовые фронты наблюдаются над гористыми местностями.

Как возникает гроза

Грозовой процесс происходит в облаке. Теплая воздушная масса, несущая с планетарной поверхности вверх водяной пар, в высоких атмосферных слоях охлаждается. Происходит конденсация: пар превращается в капли воды, выпадающие на землю в виде осадков.

Однозначно сказать, как происходят грозы, ученые не могут до сих пор. Существует теория электризации облака. В центральной части облака накапливается заряд, который стремительно поднимается с восходящим воздушным потоком. На высоте в облаке из-за низкой температуры образуются капли воды, частицы льда, градины. Водяные и ледяные формирования восходят с воздухом, а градины из-за большей тяжести устремляются вниз. Градины сталкиваются с частицами льда, отбирают у них электроны, в итоге верхняя половина облака, накапливающая лед, становится положительно заряженной, а нижняя, через которую проходят градины, – отрицательно.

Грозовое облако, достигающее в длину 100 км 2 , в высоту 5 км, несет энергию, сопоставимую с энергетической мощностью атомной бомбы. В своем развитии облако проходит три этапа:

Кучевое. Поднимающийся воздушный поток охлаждается, начинается процесс конденсации. Из капель воды образуются облака кучевого типа. Энергия, выпускаемая при конденсации, провоцирует дальнейшее поднятие воздушной массы.
Зрелое грозовое. Влага продолжает подниматься, облако растет. Капли соединяются, тяжелеют, замерзают. При падении оттаивают, превращаются в дождь. Если восходящий воздушный поток силен, то ледяные образования становятся настолько крупными, что не успевают растаять по пути к земле. В итоге идет град.
Распадающееся. Холодная воздушная масса, движимая к земле, рассекает восходящий поток, в итоге облако останавливает рост, постепенно рассеивается.

Классификация

Одно время грозы делились на типы по территории наблюдения. Выделялись орфографические, локальные, фронтальные явления. Сегодня эта классификация не применяется. Грозы делят на виды по метеорологической обстановке, способствующей их появлению. Главное условие формирования грозового облака – неустойчивость атмосферных потоков. Исходя из силы и величины этих потоков, образуются разные виды грозовых туч. Ниже приводится список, раскрывающий вопрос, какие бывают грозы:

В природе существует также явление, называемое сухая гроза. Оно возникает нечасто, наблюдается в областях муссонного климата. Сухая гроза возникает, когда осадки из-за высокой температуры не долетают до земной поверхности, испаряются на лету.

Что такое молния

Молния представляет собой атмосферный разряд гигантского размера, сопровождающийся световой вспышкой и звуковым сопровождением. Каналы молнии на небе выглядят как сияющие ветви дерева.

Образование канала почти всегда многократное: за одной вспышкой следуют от 2 – 3 до нескольких десятков новых.

Как появляется молния

Разряд молнии в большинстве случаев исходит из кучево-дождевого, реже из слоисто-дождевого крупного облака. Возникновение явления природы отмечается в пределах тучи, между заряженными облаками, между облаком и земными объектами. Для напряжения молнии характерны невероятно высокие значения. Говоря, сколько вольт у молний, произносят страшное число – 1 млн. на метр.

Когда в туче при движении ледяных частиц и градин в противоположные стороны происходит столкновение зон с разным зарядом, в точках столкновения электроны и ионы формируют канал. По нему вниз идут заряженные частицы, образуя грозовой разряд. Вот откуда берутся молнии.

Сказать, из чего состоят разряды, можно однозначно – из электричества. При формировании одного канала выделяется количество энергии, достаточное для 90-дневной беспрерывной работы лампочки 100 Вт. Значение силы тока в разряде составляет от 10 до 100 тысяч ампер. Температура канала достигает 30000°C (то есть в миг прохождения вспышки образуется тепловой поток, в 5 раз превышающий температуру Солнца).

Какие бывают молнии

По определению, молния – разряд между определенными объектами. Разряды по положению в пространстве и физике делятся на несколько видов. Ниже приводятся самые распространенные виды молний:

Существуют также цветовые виды молний:

красный цвет молнии – признак наличия в туче дождя;
голубой или бирюзовый – града;
желтый – пылевых частиц;
белый цвет сигнализирует о сухости воздуха (опасны молнии такого типа тем, что могут спровоцировать пожар).

Что такое гром

Гром – звуковое сопровождение молнии в атмосфере. Происхождение этого явления связано с температурными изменениями воздушного пространства. При разряде воздушная масса так сильно нагревается, что взрывается с мощным звуком. Вот откуда берется гром.

Как появляется гром

Через несколько мгновений после разряда давление в канале запредельно повышается, воздушная масса накаляется до нескольких десятков градусов. Канал, несущий электрический заряд, устремляется к земле. Навстречу с земной поверхности исходит искра. Заряды соединяются, к туче устремляется ток. При движении тока температура в канале превышает 250 тысяч градусов. От такой невероятной температуры воздушные молекулы с огромной скоростью разлетаются, образуя сверхзвуковую волну. Итог процесса – взрыв воздуха.

Когда гром и молния недалеко, то слышится один раскат. Если гроза бушует на значительном расстоянии, то доносится несколько раскатов – это эхо, отраженное от неровностей земной поверхности.

Интересно отметить, почему зимой нет грома и в принципе не бывает грозы как таковой. Для формирования электрических зарядов жидкость в атмосфере должна находиться в трех состояниях: пар, капли, льдинки. Одновременное наличие трех агрегатных состояний возможно только в теплый период года. Зимой и в нижнем, и в верхнем атмосферном слое жидкой и парообразной формы воды нет. Зимний воздух сухой, осадки твердые. Электрическому разряду взяться неоткуда, поэтому гром и молния в зимний период невозможны. А вот осенний гром, вопреки расхожему мнению, бывает.

Почему сначала молния, потом гром

Наблюдателю, видящему множество разрядов на грозовом небе, бывает сложно понять, что идет сначала – молния или гром. Вначале наблюдатель видит молнию, затем слышит раскат. Обусловлено это тем, что световая волна движется быстрее, чем звуковая. Утверждения, что бывает раньше гром, ложные. Просто очевидцы слышат раскат от предыдущей молнии, а затем сразу видят следующую.

Существует предположение, что отсчитывая секунды от разряда до раската, можно узнать на каком расстоянии от наблюдателя находится эпицентр грозы. Оно математически не совсем достоверное. Скорость звука составляет около 330 м/с. То есть звук за 3 сек. проходит километр. Поэтому для вычисления расстояния до молнии нужно посчитать секунды между разрядом и раскатом, затем умножить их на 330.

Чем опасна гроза

Грозы обладают мощными поражающими факторами. Они:

вызывают пожары;
нарушают передачу радиосигналов;
разрушают навигационную систему летящих самолетов, даже уничтожают воздушные суда;
наносят увечья живым существам (при прямом попадании приводят к смерти).

Достигнувший земной поверхности разряд образует смертельно опасную ударную волну. Последствиями удара молнии в человека или животное могут быть жуткие травмы и ожоги, контузии, смертельный исход. При прямом поражении разрядом случаи выживания крайне редки. Когда расстояние до канала составляет около полуметра, некрепкие постройки разрушаются, человек серьезно травмируется. С расстояния 5 м возможно выбивание оконных стекол, оглушение человека.

Отличие грозы от молнии в плане опасности состоит в том, что гроза, как явление, включает в себя не только гром и молнию, но и обильные осадки. Ливни бывают настолько сильными, что вызывают наводнение. А град способен нанести увечья человеку, повредить урожай и некрепкие конструкции.

Несмотря на свою опасность, грозы – явление полезное для планеты. Электрические разряды приводят к тому, что в стратосферном слое образуется озон – вещество, составляющее основу защитной оболочки Земли. Но для дыхательной системы человека озон, заполняющий собой воздушное пространство после грозы, вреден. Поэтому, как бы ни хотелось вдохнуть свежего воздуха после дождя, лучше закрыть окна и форточки на пару часов.

Правила поведения во время грозы

Главным методом, как избежать ударов молнии, является установка громоотводов. Однако эти конструкции не дают 100-процентной защиты (из 10 разрядов 3 не попадают в ловушку).

Существуют определенные правила, как вести себя при грозе, чтобы не стать ее жертвой. Перечень мер безопасности при грозе следующий:

уход с открытого пространства (главная цель молнии – возвышающиеся над землей объекты);
уход от высоких объектов (деревьев, фонарных столбов) и линий электропередачи;
освобождение тела от металлических изделий;
отсутствие контакта с водными источниками (вода – отличный проводник тока);
закрытие окон и дверей;
нахождение в доме до часа после завершения стихии.

Снеговая гроза

Зимняя гроза – редчайшее явление, при котором вместо дождя идет снег или ледяная крупка. Возникновение грозы во время снегопада обусловлено сырой и ветреной погодой. Во время зимней стихии может выпасть 5 – 10 см твердых осадков за час.

Термин снеговая или зимняя гроза чаще всего используется в иностранной литературе, а в России метеорологи говорят о грозе со снегом.

Молния зимой — довольно редкое явление:

Гроза – привычное, но непредсказуемое и опасное явление. Частота ее повторяемости в теплый период с каждым годом возрастает, что связано с глобальными климатическими преобразованиями. Синоптики по довольно четким атмосферным признакам определяют наступление грозы, но вычислить, куда ударят молнии, невозможно. Поэтому ежегодно в новостях доводится слышать о жертвах стихии.

Читайте также: