Какой он — майский дождь?

Так когда-то сказал русский поэт Фёдор Иванович Тютчев, и многие из нас согласятся с этими словами, ведь (за редким исключением) гроза — это примета тёплого времени года, а кто не любит тёплые деньки? В то же время грозы относятся к опасным погодным явлениям, так как их сопровождают молнии, ливневые дожди, град, шквалистые ветры, а порой смерчи и наводнения. В результате грозовой деятельности гибнут люди, животные, деревья, сельскохозяйственные культуры, повреждаются строения, коммуникации… На Земле происходит порядка 1800 гроз одновременно, поэтому очень важно спрогнозировать грозу и предсказать вероятность возникновения смерча или наводнения!

Грозы формируются в мощных кучево-дождевых облаках, которые ещё называют грозовыми облаками. Причиной образования таких облаков являются мощные восходящие потоки хорошо прогретого и влажного воздуха, который, поднимаясь от земной поверхности, охлаждается, а содержащийся в нём водяной пар при этом конденсируется. В результате этого процесса и возникают кучево-дождевые облака. Нижняя граница этих облаков находится на высоте 0,5–1,5 км, вертикальная мощность составляет несколько километров, достигая в тропиках высоты 16–20 км! Именно поэтому во влажных и жарких тропиках грозы случаются значительно чаще, чем в наших умеренных широтах, а в северных широтах — это вообще редкое явление, так как там верхняя граница облаков лежит не выше 8 км.

В тропической зоне число дней с грозами над сушей составляет 100–150 и даже больше. Например, в бассейне Амазонки более 200 дней в году наблюдаются грозы! В умеренных широтах над сушей — всего 10–30 дней с грозами, которые возникают преимущественно с апреля по сентябрь (с максимумом в июле), так как зависят от годового хода температуры. Однако над океаном максимум повторяемости гроз приходится на холодное время года, когда температура поверхности воды значительно теплее воздушных масс. Также нередки зимние грозы у побережья Норвегии и над Британскими островами, где, благодаря тёплому течению Гольфстрим, есть все условия для образования грозовых облаков. Время от времени и у нас случаются зимние грозы, когда после сильной оттепели происходит заток весьма прохладного воздуха при прохождении холодного фронта.

Грозы всегда сопровождаются молниями и громом. Молнии — это многократные электрические разряды между разноимённо заряженными облаками или между облаком и землёй, возникающие при выравнивании очень большой разности потенциалов. Разность электрических потенциалов формируется, когда изначально электронейтральные водяные капли внутри облака при быстром подъёме распадаются на положительно и отрицательно заряженные частички. А так как в среднем кучево-дождевом облаке перемещается примерно 100 тысяч тонн воды, то грозовые облака играют роль своеобразных «генераторов» электричества в атмосфере!

Сама же молния состоит из нескольких последовательных разрядов — импульсов, которые следуют по одному и тому же пути, называемому каналом. Различить на глаз единичные импульсы почти невозможно, так как интервалы между ними составляют меньше, чем сотые доли секунды, а продолжительность всей молнии — десятые доли секунды. Длина канала молнии варьируется от 1 до 10 км, а диаметр канала — всего несколько сантиметров. Температура в канале молнии достигает 25000–30000 °C, поэтому воздух в нём раскаляется до ослепительного розово-фиолетового цвета. Быстрое и сильное нагревание и, следовательно, быстрое расширение воздуха в канале молнии образует взрывную волну, которая и создаёт звуковой эффект — гром. Гром слышен раскатами, так как от различных точек пути молнии звук доходит до нас не одновременно, при этом многократно отражаясь от облаков и от поверхности земли.

Молния всегда видна раньше, чем слышны раскаты грома, так как скорость света намного превышает скорость звука (в воздухе скорость звука при температуре +15 °С и при нормальном давлении равна примерно 340 м/с, тогда как свет доходит до нас мгновенно). К примеру, если мы услышали гром через 3 секунды после появления молнии, то это значит, что гроза находится на расстоянии примерно в километр. Таким образом, если период времени между появлением молнии и грома уменьшается, то гроза к нам приближается, если время увеличивается, то гроза, наоборот, отдалятся. Если за молнией не последовали раскаты грома, это значит, что гроза находится на расстоянии более 15–20 км, так как именно на этом расстоянии гром перестаёт быть слышен.

Многие из нас вздрагивают при раскатах грома, хотя бояться следует вовсе не грома, а молнии! Именно она является серьёзной угрозой для жизни людей и представляет опасность для авиации и надводных кораблей. Разряд молнии даёт силу тока в десятки тысяч ампер, тогда как для обеспечения электричеством всех одновременно включенных потребителей в однокомнатной квартире требуется ток силой всего в 10–20 ампер. Естественно, напрашивается мысль о возможности использования этого огромного, хотя и мгновенного поступления энергии. И, может быть, человечеству удастся подчинить себе энергию молнии и направить её в мирное русло, как когда-то, построив гидроэлектростанции, оно подчинило себе энергию водного потока!