Фрэнк Форрестер - Тысяча и один вопрос о погоде

382. Где внутримассовые грозы возникают наиболее часто?Наиболее часто внутримассовые грозы развиваются в сезон дождей в" тропической зоне, где преобладает теплый, влажный и неустойчивый воздух. В это время в тропиках они наблюдаются ежедневно. Повторяемость гроз резко уменьшается выше 45° широты в результате ослабления нагрева и уменьшения неустойчивости воздуха.

В умеренных широтах внутримассовые грозы наиболее часто бывают в конце весны и летом.

383. Как возникают фронтальные грозы?Когда за холодным фронтом холодный воздух вторгается в районы, занятые теплым и влажным воздухом, он, как более тяжелый, подтекает под теплый воздух, образуя своего рода клин холодного воздуха. Этот клин механически вытесняет вверх теплый воздух, обусловливая охлаждение этого воздуха, конденсацию в нем водяного пара и, следовательно, формирование и рост облаков, приводящих, в конечном счете, к образованию гроз. Фронтальная гроза, или грозовой фронт, может иметь вид линии гроз, простирающейся на сотни километров. По основным характеристикам внутримассовые и фронтальные грозы похожи друг на друга. Однако фронтальные грозы не обязательно наблюдаются во время максимума термической конвекции, хотя нагрев земной поверхности является дополнительным стимулом грозообразования.

384. Какова природа ветров, наблюдающихся при грозах?Во время грозы обычно наблюдаются мощные восходящие и нисходящие потоки воздуха, порывистые ветры. Скорость восходящих течений воздуха в грозовом облаке иногда достигает 25 м/сек. Наибольшие скорости бывают на высотах от 3 до 9 км. На высотах 15–18 км скорость воздушных течений уменьшается в среднем до 9 м/сек. Горизонтальная протяженность столба подымающегося воздуха колеблется от 300 до 7500 м. Естественно, следует ожидать, что в грозовом облаке должно иметь место и движение воздуха в противоположном направлении. Действительно, такое движение существует. Это быстрый нисходящий поток относительно холодного воздуха, вызванный эффектом трения о воздух падающих капель воды и частиц льда.

Добавочным источником охлаждения воздуха в облаке является испарение облачных элементов. Нисходящий поток воздуха достигает поверхности земли и с большой скоростью растекается. Поднимается порывистый ветер. Температура воздуха при этом понижается, что воспринимается как облегчение после летнего предгрозового зноя. Во время грозы очень опасной для авиации является турбулентность, которая возникает в результате перемешивания воздуха в сильных восходящих и нисходящих потоках.

385. Что такое грозовой шквал?Сильные восходящие потоки в передней части грозового облака и холодные нисходящие потоки при своем взаимодействии образуют перед грозовым облаком крутящийся облачный вал с горизонтальной осью, при прохождении которого ветер резко меняется. Когда гроза приближается, ветер дует к грозовому облаку. Как только крутящийся вал проходит, ветер меняет направление на противоположное и резко усиливается, причем скорость ветра при порывах нередко достигают 96 км/час. Резкое усиление ветра с изменением направления во время грозы и называют грозовым шквалом.

386. Что такое линия предфронтальных шквалов?Это линия порывистых, переменных по направлению ветров, сопровождающих сильные грозы и ливни, которые часто перемещаются довольно далеко от гроз на холодном фронте. Они могут быть вызваны вторжением на некоторой высоте от линии основного холодного фронта языка холодного воздуха и конвергенцией последнего с теплым предфронтальным воздухом. Таким образом, формируется так называемый «псевдохолодный фронт». Предфронтальные шквалы могут сохраняться от 12 до 24 часов, располагаясь приблизительно в 240 км впереди холодного фронта.

387. Каковы особенности грозовых дождей?Средняя продолжительность грозовых дождей составляет примерно 25 минут. Действительная же продолжительность может изменяться в широких пределах Наиболее интенсивный дождь выпадает под ядром главного грозового очага и продолжается в течение двух-трех минут. Как правило, сильный дождь продолжается 5—15 минут, затем его интенсивность ослабевает, причем гораздо медленнее, чем нарастает в начале его выпадения.

Количество воды, выпадающей во время такого дождя, огромно. Во время грозы на площади около 15 кв. км при выпадении 2 см осадков общая масса выпавшей воды может составить более полумиллиона тонн.

388. Что такое выброс облака?Выброс облака — это внезапное очень сильное выпадение дождя. Оно наблюдается, когда сильное восходящее движение воздуха в грозовом облаке приводит к чрезмерно большой концентрации капель дождя и к последующему очень интенсивному их выпадению над ограниченной территорией. Подобные дождевые выбросы облака являются причиной местных наводнений.

389. Как образуется молния?Механизм образования молнии является крайне сложным и многогранным и до сих пор окончательно не изучен. Тем не менее можно определенно утверждать, что молния возникает под действием процессов, которые приводят к разделению положительных и отрицательных зарядов. К ним относятся трение, дробление дождевых капель, а также замерзание капель и таяние ледяных кристаллов. Под действием воздушных потоков разные по знаку заряды концентрируются в различных частях грозового облака, создавая разности потенциала. Когда разности потенциала достигают определенной величины, между этими частями облака происходит электрический разряд — молния.

390. Какова сила электрического тока в канале молнии?Сила тока в канале молнии очень велика. Наибольшее значение силы тока, отмеченное при грозе, составляет 2 -10 5ампер.

Ученые Питсбургского университета зафиксировали случай еще более сильной молнии, состоявшей из пяти отдельных разрядов, один из которых обладал силой тока в 3,45–10® ампер. Этой силы тока достаточно для снабжения электрической энергией 20 тысяч домов. Электрическая энергия, реализующаяся при грозах, огромна. Она составляет миллионы киловатт. Теперь ученые могут создавать молнии в своих лабораториях. По электрическому напряжению они сравнимы с молниями, наблюдающимися в природе.

391. Как изучают грозовые разряды?Механизм грозового разряда изучают с помощью фотокамер, которые имеют большую скорость фотографирования и сконструированы так, чтобы можно было в мгновение ока сфотографировать молнию в момент удара ее в землю. Особенно остроумным прибором является вращающаяся камера, названная «камерой Бойса» по имени ее изобретателя — С. В. Бойса. Для измерения мощности удара молнии используют прибор, называемый фулхронографом, основой которого служит электромагнит.