Come si forma un temporale. Origine delle nubi temporalesche

Tempesta — fenomeno atmosferico, in cui appaiono all'interno delle nuvole o tra la nuvola e la superficie terrestre scariche elettriche- fulmini accompagnati da tuoni. Tipicamente, un temporale si forma in potenti cumulonembi ed è associato a forti piogge, grandine e forti venti.

I temporali sono uno dei fenomeni naturali più pericolosi per l’uomo: in termini di numero di morti registrati, solo le inondazioni comportano maggiori perdite umane.

Tempesta

Allo stesso tempo, sulla Terra sono attivi circa mille e mezzo temporali, l'intensità media delle scariche è stimata in 100 fulmini al secondo; I temporali sono distribuiti in modo non uniforme sulla superficie del pianeta.

Distribuzione delle scariche dei fulmini sulla superficie terrestre

Ci sono circa dieci volte meno temporali sugli oceani che sui continenti. In tropicale e zona equatoriale(da 30° di latitudine nord a 30° latitudine sud) circa il 78% di tutte le scariche dei fulmini sono concentrate. La massima attività temporalesca si verifica in Africa centrale. Nelle regioni polari dell'Artico e dell'Antartico e sopra i poli non ci sono praticamente temporali. L'intensità dei temporali segue l'andamento del sole, con i temporali massimi che si verificano in estate (alle medie latitudini) e durante le ore pomeridiane diurne. Il minimo dei temporali registrati si verifica prima dell'alba. Colpiti anche i temporali caratteristiche geografiche terreno: si trovano forti centri temporaleschi zone montuose Himalaya e Cordigliere.

Fasi di sviluppo nuvola temporalesca

Le condizioni necessarie per l'emergere di una nube temporalesca sono la presenza di condizioni per lo sviluppo della convezione o di un altro meccanismo che crei flussi verso l'alto di un apporto di umidità sufficiente per la formazione di precipitazioni, e la presenza di una struttura in cui parte della nube le particelle sono allo stato liquido e alcune sono allo stato ghiacciato. La convezione che porta allo sviluppo di temporali si verifica nei seguenti casi:

Quando lo strato superficiale dell'aria viene riscaldato in modo non uniforme su diverse superfici sottostanti. Ad esempio, sulla superficie dell'acqua e sulla terraferma a causa delle differenze di temperatura dell'acqua e del suolo. Sopra principali città l'intensità della convezione è molto più elevata che nelle zone circostanti la città.

Quando l'aria calda sale o viene spostata dall'aria fredda fronti atmosferici. La convezione atmosferica sui fronti atmosferici è molto più intensa e più frequente rispetto alla convezione intramassa. Spesso, la convezione frontale si sviluppa contemporaneamente ai nimbostrati e alle precipitazioni a tappeto, che mascherano i cumulonembi in via di sviluppo.

Quando l'aria sale nelle zone montuose. Anche piccoli rilievi nella zona portano ad un aumento della formazione di nubi (a causa della convezione forzata). Alte montagne creano condizioni particolarmente difficili per lo sviluppo della convezione e quasi sempre ne aumentano la frequenza e l'intensità.

Tutte le nubi temporalesche, indipendentemente dal loro tipo, progrediscono attraverso lo stadio del cumulo, lo stadio maturo e lo stadio di disgregazione.

Classificazione delle nubi temporalesche

Un tempo i temporali venivano classificati in base al luogo in cui venivano osservati, come localizzati, frontali o orografici. Ormai è più comune classificare i temporali in base alle caratteristiche dei temporali stessi, e tali caratteristiche dipendono principalmente dall'ambiente meteorologico in cui si sviluppa il temporale.

Principale una condizione necessaria poiché la formazione di nubi temporalesche è uno stato di instabilità atmosferica che forma correnti ascensionali. A seconda delle dimensioni e della potenza di tali flussi si formano nubi temporalesche di vario tipo.

Nube unicellulare

I cumulonembi unicellulari si sviluppano nelle giornate con venti deboli in un campo di pressione a basso gradiente. Sono anche chiamati intra-massa O temporali locali. Sono costituiti da una cella convettiva con flusso ascendente nella sua parte centrale. Possono raggiungere l'intensità dei temporali e della grandine e collassare rapidamente con le precipitazioni. Le dimensioni di una tale nuvola sono: trasversale - 5-20 km, verticale - 8-12 km, durata della vita - circa 30 minuti, a volte fino a 1 ora. Grandi cambiamenti il tempo non si verifica dopo un temporale.

Ciclo di vita di una nuvola unicellulare

Un temporale inizia con la formazione di un cumulo di bel tempo (Cumulus humilis). In condizioni favorevoli, i cumuli risultanti crescono rapidamente sia in direzione verticale che orizzontale, mentre i flussi verso l'alto si localizzano quasi attraverso l'intero volume della nube e aumentano da 5 m/s a 15-20 m/s. I downdraft sono molto deboli. L'aria circostante penetra attivamente nella nuvola a causa della miscelazione al confine e nella parte superiore della nuvola. La nuvola entra nella fase di Cumulus mediocris. Le gocce d'acqua più piccole formate a seguito della condensazione in una tale nuvola si fondono in quelle più grandi, che vengono trasportate verso l'alto da potenti correnti ascendenti. La nube è ancora omogenea, costituita da goccioline d'acqua trattenute da un flusso ascendente: non cade alcuna precipitazione. Nella parte superiore della nuvola, quando le particelle d'acqua entrano nella zona di temperatura negativa, le gocce iniziano gradualmente a trasformarsi in cristalli di ghiaccio. La nuvola entra nella fase di un potente cumulo (Cumulus congestus). La composizione mista della nube porta all'ampliamento degli elementi nuvolosi e alla creazione di condizioni per le precipitazioni. Questo tipo di nuvola è chiamata cumulonembo (Cumulonimbus) o cumulonembo calvo (Cumulonimbus calvus). I flussi verticali in esso raggiungono i 25 m/s e il livello sommitale raggiunge un'altezza di 7-8 km.

Le particelle di precipitazione evaporanti si raffreddano aria ambiente, il che porta ad un ulteriore rafforzamento dei flussi verso il basso. Nella fase di maturità, nella nuvola sono presenti contemporaneamente correnti d'aria sia ascendenti che discendenti.

Nella fase di collasso nella nuvola predominano i flussi verso il basso, che coprono gradualmente l'intera nuvola.

Temporali a grappolo multicellulare

Schema di una struttura temporalesca multicella

Questo è il tipo più comune di temporale associato a disturbi su mesoscala (con una scala da 10 a 1000 km). Un ammasso multicella è costituito da un gruppo di celle temporalesche che si muovono come una singola unità, sebbene ciascuna cella dell'ammasso si trovi diverse fasi sviluppo di una nube temporalesca. Le cellule temporali mature si trovano solitamente nella parte centrale dell'ammasso, mentre le cellule in decomposizione si trovano sul lato sottovento dell'ammasso. Hanno una dimensione trasversale di 20-40 km, i loro picchi spesso raggiungono la tropopausa e penetrano nella stratosfera. I temporali a grappolo multicellulare possono produrre grandine, rovesci di pioggia e raffiche di vento squallido relativamente deboli. Ogni singola cellula di un cluster multicellulare rimane matura per circa 20 minuti; lo stesso cluster multicella può esistere per diverse ore. Questo tipo di temporale è solitamente più intenso di un temporale a cellula singola, ma molto più debole di un temporale a supercella.

Temporali lineari multicellulari (linee di burrascoso)

I temporali lineari multicellulari sono una linea di temporali con un fronte di raffiche lungo e ben sviluppato sul bordo anteriore del fronte. La linea dello squall può essere continua o contenere spazi vuoti. Una linea multicellulare in avvicinamento appare come un muro scuro di nuvole, che solitamente copre l'orizzonte sul lato occidentale (nell'emisfero settentrionale). Un gran numero di flussi d'aria ascendenti/discendenti ravvicinati ci consente di qualificare questo complesso di temporali come multicellulare, sebbene la sua struttura temporale differisca nettamente da un temporale a grappolo multicellulare. Le linee di burrasca possono dare grande grandine e acquazzoni intensi, ma sono meglio conosciuti come sistemi che creano forti correnti discendenti. Una linea di burrasca ha proprietà simili a un fronte freddo, ma è il risultato locale dell'attività temporalesca. Spesso davanti a un fronte freddo si forma una linea di burrasca. Nelle immagini radar, questo sistema assomiglia a un'eco di prua. Questo fenomeno tipico per America del Nord, in Europa e nel territorio europeo della Russia si osserva meno frequentemente.

Temporali da supercella

Struttura verticale e orizzontale di una nuvola di supercelle

Una supercella è la nube temporalesca più altamente organizzata. Le nuvole di supercelle sono relativamente rare, ma rappresentano la più grande minaccia per la salute, la vita umana e le loro proprietà. Una nuvola supercella è simile a una nuvola unicellulare in quanto entrambe hanno la stessa zona di corrente ascensionale. La differenza è che le dimensioni della cella sono enormi: il diametro è di circa 50 km, l'altezza è di 10-15 km (spesso limite superiore penetra nella stratosfera) con un'unica incudine semicircolare. La velocità del flusso verso l'alto in una nube supercella è molto più elevata che in altri tipi di nubi temporalesche: fino a 40-60 m/s. La caratteristica principale che distingue una nube supercella da altri tipi di nubi è la presenza della rotazione. Corrente ascensionale rotante in una nuvola di supercelle (chiamata nella terminologia radar mesociclone), crea eventi meteorologici estremi come un gigante salve(più di 5 cm di diametro), forti venti fino a 40 m/s e forti tornado distruttivi. Le condizioni ambientali sono un fattore importante nella formazione di una nuvola di supercelle. È necessaria una fortissima instabilità convettiva dell'aria. La temperatura dell'aria vicino al suolo (prima del temporale) dovrebbe essere +27...+30 e superiore, ma la condizione principale necessaria è un vento di direzione variabile, che provochi la rotazione. Tali condizioni si ottengono con il wind shear nella media troposfera. Le precipitazioni formate nella corrente ascensionale vengono trasportate lungo il livello superiore della nuvola da un forte flusso nella zona della corrente discendente. Pertanto, le zone dei flussi ascendenti e discendenti sono separate nello spazio, il che garantisce la vita della nuvola per un lungo periodo di tempo. Di solito c'è una pioggia leggera sul bordo anteriore di una nuvola supercella. Forti piogge si verificano vicino alla zona di corrente ascensionale e le precipitazioni più intense e una grande grandine si verificano a nord-est della zona di corrente ascensionale principale. Maggior parte condizioni pericolose osservato vicino alla zona principale di corrente ascensionale (solitamente spostata nella parte posteriore del temporale).

Supercella (Inglese) super E cella- cella) è un tipo di temporale caratterizzato dalla presenza di un mesociclone, una corrente ascensionale profonda e fortemente rotante. Per questo motivo, tali tempeste sono talvolta chiamate temporali rotanti. Da quattro tipi i temporali secondo le classificazioni occidentali (supersell, squaline, multisell e singlesell) le supercelle sono le meno comuni e possono rappresentare maggior pericolo. Le supercelle sono spesso isolate da altri temporali e possono avere un'estensione frontale fino a 32 chilometri.

Supercella al tramonto

Le supercelle sono spesso divise in tre tipologie: classiche; Con basso livello precipitazione (LP); e con alto livello precipitazione (HP). Le supercelle di tipo LP si formano tipicamente nei climi più secchi, come nelle valli di alta montagna degli Stati Uniti, mentre le supercelle di tipo HP sono più comuni nei climi più umidi. Le supercelle possono essere osservate ovunque globo, se idonei alla loro formazione sorgono lì condizioni meteorologiche, ma sono più comuni nella regione delle Grandi Pianure degli Stati Uniti, in un'area conosciuta come Tornado Valley. Possono essere osservati anche nelle pianure dell'Argentina, dell'Uruguay e del Brasile meridionale.

Caratteristiche fisiche delle nubi temporalesche

Studi aeronautici e radar mostrano che una singola cellula temporalesca raggiunge solitamente un'altitudine di circa 8-10 km e dura circa 30 minuti. Un temporale isolato è solitamente costituito da più cellule in vari stadi di sviluppo e dura circa un'ora. I grandi temporali possono avere un diametro di decine di chilometri, il loro picco può raggiungere altezze di oltre 18 km e possono durare molte ore.

Flussi ascendenti e discendenti

Le correnti ascensionali e discendenti nei temporali isolati variano tipicamente da 0,5 a 2,5 km di diametro e da 3 a 8 km di altezza. A volte il diametro della corrente ascensionale può raggiungere i 4 km. Vicino alla superficie terrestre, i corsi d'acqua di solito aumentano di diametro e la loro velocità diminuisce rispetto ai corsi d'acqua più alti. La velocità caratteristica della corrente ascensionale è compresa tra 5 e 10 m/s e raggiunge i 20 m/s al culmine dei grandi temporali. Gli aerei da ricerca che volano attraverso una nube temporalesca a 10.000 m di altitudine registrano velocità di corrente ascensionale di oltre 30 m/s. Le correnti ascensionali più forti si osservano nei temporali organizzati.

Raffiche

Prima della burrasca dell'agosto 2010 a Gatchina

Alcuni temporali producono intense correnti discendenti che creano vento sulla superficie della terra forza distruttiva. A seconda delle loro dimensioni, vengono chiamati tali downdraft burrasche O microsqualli. Una burrasca con un diametro superiore a 4 km può creare venti fino a 60 m/s. I microsquali sono di dimensioni più piccole, ma creano velocità del vento fino a 75 m/s. Se un temporale che genera burrasca si forma da aria sufficientemente calda e umida, la microburrasca sarà accompagnata da piogge intense. Tuttavia, se un temporale si forma con aria secca, la precipitazione può evaporare mentre cade (strisce di precipitazione trasportate dall'aria, o virga) e la microsquall sarà secca. Le correnti discendenti rappresentano un serio pericolo per gli aerei, soprattutto durante il decollo o l'atterraggio, poiché creano venti vicini al suolo con forti cambiamenti improvvisi di velocità e direzione.

Sviluppo verticale

IN caso generale, una nube convettiva attiva salirà fino a perdere la sua galleggiabilità. La perdita di galleggiabilità è associata al carico creato dalle precipitazioni formate in un ambiente nuvoloso, o dalla miscelazione con l'aria fredda secca circostante, o da una combinazione di questi due processi. La crescita delle nuvole può anche essere fermata da uno strato di inversione bloccante, cioè uno strato in cui la temperatura dell'aria aumenta con l'altezza. In genere, le nubi temporalesche raggiungono altezze di circa 10 km, ma a volte raggiungono altezze superiori a 20 km. Quando il contenuto di umidità e l'instabilità dell'atmosfera sono elevati, con venti favorevoli la nuvola può crescere fino alla tropopausa, lo strato che separa la troposfera dalla stratosfera. La tropopausa è caratterizzata da una temperatura che rimane pressoché costante con l'aumentare dell'altitudine ed è conosciuta come una regione ad elevata stabilità. Non appena la corrente ascensionale inizia ad avvicinarsi alla stratosfera, ben presto l'aria nella parte superiore della nuvola diventa più fredda e pesante dell'aria circostante e la crescita della parte superiore si ferma. L'altezza della tropopausa dipende dalla latitudine della zona e dalla stagione dell'anno. Varia da 8 km nelle regioni polari a 18 km e oltre vicino all'equatore.

Quando una nube cumuliforme convettiva raggiunge lo strato che blocca l'inversione della tropopausa, inizia a diffondersi verso l'esterno e forma la caratteristica "incudine" delle nubi temporalesche. I venti che soffiano all'altezza dell'incudine tendono a soffiare il materiale delle nuvole nella direzione del vento.

Turbolenza

Un aereo che vola attraverso una nube temporalesca (è vietato volare nei cumulonembi) di solito incontra un urto che lancia l'aereo su, giù e lateralmente sotto l'influenza dei flussi turbolenti della nuvola. La turbolenza atmosferica crea una sensazione di disagio per l'equipaggio e i passeggeri dell'aereo e provoca stress indesiderati sull'aereo. La turbolenza viene misurata in diverse unità, ma più spesso è definita in unità di accelerazione g caduta libera(1g = 9,8 m/s2). Una raffica di 1 g crea una turbolenza pericolosa per gli aerei. Al culmine dei temporali intensi sono state registrate accelerazioni verticali fino a 3 g.

Movimento dei temporali

La velocità e il movimento di una nube temporalesca dipendono dalla direzione della terra, principalmente dall'interazione dei flussi ascendenti e discendenti della nube con le correnti d'aria portatrici negli strati intermedi dell'atmosfera in cui si sviluppa il temporale. La velocità di un temporale isolato è solitamente di circa 20 km/h, ma alcuni temporali si muovono molto più velocemente. In situazioni estreme, una nube temporalesca può muoversi a velocità di 65-80 km/h durante il passaggio di fronti freddi attivi. Nella maggior parte dei temporali, quando le vecchie celle temporalesche si dissipano, nuove celle temporalesche emergono in successione. Con venti leggeri, una singola cellula può percorrere una distanza molto breve durante la sua vita, meno di due chilometri; tuttavia, nei temporali più grandi vengono lanciate nuove celle flusso verso il basso, che scorre da una cellula matura, che dà l'impressione movimento veloce, che non sempre coincide con la direzione del vento. Nei grandi temporali multicellulari, c'è uno schema in cui una nuova cella si forma a destra del flusso d'aria portante nell'emisfero settentrionale e a sinistra del flusso portante nell'emisfero meridionale.

Energia

L'energia che alimenta un temporale proviene dal calore latente rilasciato quando il vapore acqueo si condensa per formare goccioline di nuvole. Per ogni grammo di acqua che si condensa nell'atmosfera vengono rilasciate circa 600 calorie di calore. Quando le gocce d'acqua si congelano nella parte superiore della nuvola, vengono rilasciate ulteriori 80 calorie per grammo. Rilascio nascosto energia termica parzialmente convertito in energia cinetica del flusso ascendente. Una stima approssimativa dell'energia totale di un temporale può essere fatta in base alla quantità totale di acqua caduta come precipitazione dalla nuvola. L'energia tipica è dell'ordine di 100 milioni di kilowattora, che equivale all'incirca a carica nucleare 20 kilotoni (tuttavia, questa energia viene rilasciata in un volume di spazio molto più grande e per molto tempo più lungo). I grandi temporali multicellulari possono avere da 10 a 100 volte più energia.

Downdraft e fronti di burrasca

Burrasca davanti a un potente temporale

Le correnti discendenti durante i temporali si verificano ad altitudini in cui la temperatura dell'aria è inferiore alla temperatura nell'area circostante, e queste correnti discendenti diventano ancora più fredde quando iniziano a sciogliere le particelle ghiacciate delle precipitazioni ed evaporare le goccioline delle nuvole. L'aria nella cappa discendente non solo è più densa dell'aria circostante, ma trasporta anche un momento angolare orizzontale diverso da quello dell'aria circostante. Se si verifica una corrente discendente, ad esempio, a un'altitudine di 10 km, raggiungerà la superficie terrestre con una velocità orizzontale notevolmente maggiore della velocità del vento al suolo. Al suolo, quest'aria viene trasportata prima di un temporale ad una velocità maggiore della velocità di movimento dell'intera nuvola. Ecco perché un osservatore da terra percepirà l'avvicinarsi di un temporale attraverso il flusso di aria fredda ancor prima che la nube temporalesca sia sopra la sua testa. La corrente discendente che si estende sul terreno forma una zona con una profondità compresa tra 500 metri e 2 km con una netta differenza tra l'aria fredda del flusso e quella calda. aria umida, da cui si forma un temporale. Il passaggio di un simile fronte di burrasca è facilmente determinato dall'aumento del vento e dal repentino abbassamento della temperatura. In cinque minuti la temperatura dell’aria può scendere di 5°C o più. Una burrasca forma una caratteristica porta della burrasca con un asse orizzontale, un forte calo della temperatura e un cambiamento nella direzione del vento.

In casi estremi, il fronte di burrasca creato dal downdraft può raggiungere velocità superiori a 50 m/s, causando la distruzione di case e raccolti. Più spesso, si verificano forti raffiche quando si sviluppa una linea organizzata di temporali in condizioni di vento forte a livelli medi. Allo stesso tempo, le persone potrebbero pensare che questa distruzione sia stata causata da un tornado. Se non ci sono testimoni che abbiano visto la caratteristica nuvola a forma di imbuto di un tornado, la causa della distruzione può essere determinata dalla natura della distruzione causata dal vento. Nei tornado, la distruzione avviene secondo uno schema circolare e un temporale causato da una corrente discendente provoca la distruzione principalmente in una direzione. L'aria fredda è solitamente seguita dalla pioggia. In alcuni casi gocce di pioggia evaporare completamente durante l'autunno, provocando un temporale secco. Nella situazione opposta, tipica dei forti temporali multicella e supercella, si verificano forti piogge e grandinate, che provocano inondazioni improvvise.

Tornado

Un tornado è un forte vortice su piccola scala sotto le nubi temporalesche con un asse approssimativamente verticale ma spesso curvo. Dalla periferia al centro del tornado si osserva una caduta di pressione di 100-200 hPa. La velocità del vento nei tornado può superare i 100 m/s e teoricamente può raggiungere la velocità del suono. In Russia i tornado si verificano relativamente raramente, ma causano danni enormi. La più alta frequenza di tornado si verifica nel sud della parte europea della Russia.

Docce

IN piccoli temporali il picco di precipitazioni intense in cinque minuti può superare i 120 mm/ora, ma tutte le altre piogge hanno un'intensità inferiore di un ordine di grandezza. Un temporale medio produce circa 2.000 metri cubi di pioggia, ma un temporale di grandi dimensioni può produrne una quantità dieci volte superiore. Grandi temporali organizzati associati a sistemi convettivi su mesoscala possono produrre da 10 a 1000 milioni di metri cubi di precipitazioni.

Struttura elettrica di una nube temporalesca

Struttura delle cariche nelle nubi temporalesche in diverse regioni

La distribuzione e il movimento delle cariche elettriche all'interno e attorno a una nube temporalesca è un processo complesso e in continua evoluzione. Tuttavia è possibile presentare un quadro generalizzato della distribuzione delle cariche elettriche nella fase di maturità delle nubi. La struttura dominante del dipolo positivo è quella in cui la carica positiva è nella parte superiore della nuvola e la carica negativa è al di sotto di essa all'interno della nuvola. Alla base della nuvola e sotto di essa c'è una carica positiva inferiore. Gli ioni atmosferici, muovendosi sotto l'influenza di un campo elettrico, formano strati schermanti ai confini della nube, mascherando la struttura elettrica della nube ad un osservatore esterno. Le misurazioni lo mostrano in vari condizioni geografiche la principale carica negativa di una nube temporalesca si trova ad altitudini con temperature ambiente comprese tra −5 e −17 °C. Maggiore è la velocità della corrente ascensionale nel cloud, maggiore è la velocità altitudine più elevataè il centro della carica negativa. La densità di carica spaziale è compresa tra 1 e 10 C/km³. Esiste una notevole proporzione di temporali con una struttura di carica inversa: - una carica negativa nella parte superiore della nube e una carica positiva nella parte interna della nube, nonché una struttura complessa con quattro o più zone di cariche spaziali di polarità diverse.

Meccanismo di elettrificazione

Sono stati proposti molti meccanismi per spiegare la formazione della struttura elettrica di una nube temporalesca, ed è ancora un'area di ricerca attiva. L'ipotesi principale si basa sul fatto che se le particelle delle nuvole più grandi e più pesanti vengono caricate prevalentemente negativamente e le particelle piccole più leggere trasportano una carica positiva, la separazione spaziale delle cariche spaziali avviene a causa del fatto che le particelle grandi cadono a una velocità maggiore di piccoli componenti del cloud. Questo meccanismo è generalmente coerente con esperimenti di laboratorio che mostrano un forte trasferimento di carica quando i granelli di ghiaccio (i granelli sono particelle porose costituite da goccioline d'acqua congelate) o la grandine interagiscono con i cristalli di ghiaccio in presenza di goccioline d'acqua superraffreddate. Il segno e l'entità della carica trasferita durante i contatti dipendono dalla temperatura dell'aria circostante e dal contenuto di acqua della nuvola, ma anche dalla dimensione dei cristalli di ghiaccio, dalla velocità di collisione e da altri fattori. È possibile anche l'azione di altri meccanismi di elettrificazione. Quando la quantità di carica elettrica volumetrica accumulata nella nuvola diventa sufficientemente grande, si verifica una scarica di fulmini tra regioni cariche di segno opposto. Una scarica può verificarsi anche tra una nuvola e il suolo, tra una nuvola e l'atmosfera neutra o tra una nuvola e la ionosfera. In un tipico temporale, tra i due terzi e il 100% delle scariche sono intracloud, intercloud o scariche nuvola-aria. Il resto sono scariche nuvola-terra. IN ultimi anniÈ diventato chiaro che i fulmini possono essere innescati artificialmente in una nuvola, che in condizioni normali non si trasforma in una fase di temporale. Nelle nuvole che hanno zone elettrificate e creano campi elettrici, i fulmini possono essere innescati da montagne, grattacieli, aeroplani o razzi che si trovano in una zona di forti campi elettrici.

Zarnitsa - lampi di luce istantanei all'orizzonte durante un temporale lontano.

Durante i fulmini, a causa della distanza, non si sentono i tuoni, ma si possono vedere i lampi, la cui luce viene riflessa dai cumulonembi (principalmente dalle loro sommità). Il fenomeno si osserva al buio, soprattutto dopo il 5 luglio, durante la raccolta del grano, quindi i fulmini venivano comunemente programmati per coincidere con la fine dell'estate, l'inizio del raccolto e talvolta vengono chiamati panettieri.

Tempesta di neve

Schema di formazione dei temporali di neve

Temporale di neve (anche temporale di neve) - temporale, molto raro fenomeno meteorologico, avviene nel mondo 5-6 volte l'anno. Invece di doccia a pioggia cadono piogge di neve, pioggia gelata o pellet di ghiaccio. Il termine è usato principalmente nella scienza popolare e letteratura straniera(Inglese) temporalesco). Non esiste un termine simile nella meteorologia russa professionale: in questi casi si osservano simultaneamente un temporale e forti nevicate.

Casi di temporali invernali sono notati nelle antiche cronache russe: temporali in inverno nel 1383 (ci fu “un tuono molto terribile e un forte turbine”), nel 1396 (a Mosca il 25 dicembre “... ci fu un tuono e la nuvola fu dal paese di mezzogiorno"), nell'anno 1447 (a Novgorod il 13 novembre "...a mezzanotte tuono terribile e il fulmine è molto grande"), nel 1491 (si udì un tuono a Pskov il 2 gennaio).

Viviamo nel mondo naturale, il che significa che è strettamente connesso con noi e noi, di conseguenza, con esso. I fenomeni naturali ci accompagnano molto spesso nella vita, ad esempio i temporali.

Cos'è un temporale? La scienza ci dice che è così fenomeno naturale che attraversa l'atmosfera ed è accompagnato da tuoni e fulmini. Precipitazioni di varia intensità, raffiche e grandine: tutti questi fenomeni possono accompagnare un temporale. Questo è uno dei fenomeni naturali che rappresenta un pericolo per l'uomo.

Se nel cielo compaiono potenti cumulonembi, aspettatevi presto dei temporali. I temporali sono frontali e intramassi. I primi si formano a caldo o fronte freddo, altri - con surriscaldamento dell'aria locale. In inverno non ci sono quasi temporali. Si svolge in primavera, estate e autunno, quando fa caldo. La sua durata può essere di circa due ore. Di solito i temporali iniziano di sera, ma a volte possono iniziare di mattina.

Un po' di fulmini

Gli scienziati hanno studiato a lungo cos'è un temporale. I fulmini sono un altro fattore che si verifica durante i temporali. Un lampo acuto nel cielo durante un temporale. Chi non ha visto un fenomeno del genere? Anche questo è un fenomeno naturale che si verifica a causa della scarica di scintille della carica elettrostatica della nuvola. Una differenza di potenziale elettrico, forse diversi milioni di volt, tra una o due particelle della nuvola nuvole diverse porta alla comparsa di fulmini. Le nuvole possono trovarsi da due a cinquanta chilometri da terra e la lunghezza del fulmine dipende da questa lunghezza. Trentamila gradi è la temperatura nel canale del fulmine. Se colpisce qualsiasi oggetto, può spaccarlo o incendiarlo. Ogni anno nel mondo muoiono circa tremila persone a causa dei fulmini. La scarica seleziona la resistenza elettrica minima, il che significa che è più probabile che colpisca sottili e albero alto. Pertanto, si consiglia di installare parafulmini. Questi fenomeni naturali sono stati studiati da molti scienziati, tra cui M.V.

Esistono regole di condotta durante i temporali e i fulmini. Queste regole devono essere seguite, perché con i fulmini c'è sempre una minaccia per la vita. Ci sono molti casi nella storia in cui i fulmini hanno colpito navi e aerei, causando gravi danni alle attrezzature e portando via le persone dalle loro vite.

Un temporale è una pressione atmosferica complessa caratterizzata da un'intensa formazione di nubi e ripetute scariche elettriche sotto forma di fulmini. Si verificano nei cumulonembi, che in questo caso vengono chiamati temporali. Nelle nubi temporalesche, la più grande minaccia per l'aviazione è rappresentata da fenomeni pericolosi come forti turbolenze, potenti correnti d'aria verticali, formazione di ghiaccio intenso, scariche elettriche, grandine e pioggia (possono essere osservate contemporaneamente). Per la formazione di una nube temporalesca sono necessarie le seguenti condizioni: correnti d'aria dirette verticalmente verso l'alto, elevato contenuto di umidità nell'aria, elevata energia positiva di instabilità nella troposfera. Condizioni per lo sviluppo di una nube temporalesca: il primo stadio è lo sviluppo di una nube temporalesca - dall'apparizione di un cumulo all'inizio delle piogge, in questa fase i cumuli si sviluppano gradualmente in potenti cumuli, e quindi cumulonembi “calvi”. Il secondo stadio è lo stadio di massimo sviluppo, una nube temporalesca da cumulonembo “calvo” si sviluppa in un cumulonembo “peloso”, la pioggia cade dalla nuvola e le scariche elettriche appaiono sotto forma di fulmini. La terza fase è la fase della distruzione. La pioggia che cade da una nuvola temporalesca raffredda l'aria e la superficie sottostante sotto la nuvola. Tipi di fulmini: i fulmini ramificati lineari sono le scariche giganti di elettricità atmosferica più comunemente osservate. La lunghezza è di 2-3 km, ma può raggiungere i 20 km. Il fulmine piatto è un bagliore rossastro silenzioso di qualsiasi parte della nuvola, derivante dall'effetto cumulativo di un gran numero di scariche della corona sulle particelle della nuvola. Durata circa 1 s. Fulmine globulare- è una massa luminosa rotonda delle dimensioni di un pugno, a volte delle dimensioni di un'anguria o più. A seconda delle condizioni sinottiche per la formazione dei temporali, possono essere: i temporali intramassali si formano in VM instabili nella stagione calda, nella seconda metà della giornata e, a seconda dei motivi della loro formazione, si dividono in temporali convettivi (formato in campi di pressione erosi - alla periferia dei cicloni di riempimento e nelle selle a causa del riscaldamento non uniforme della superficie sottostante), avvettivo (formato nella parte posteriore del ciclone e alla periferia orientale dell'anticiclone quando è relativamente freddo VM si muove sotto la calda superficie sottostante), orografico (formato sui pendii sopravvento delle montagne quando il VM caldo, umido e instabile sale lungo questi pendii) . I temporali frontali si formano sui fronti freddi () e caldi ().

36. Condizioni per il sole elettrizzante

L'elettrificazione è solitamente intesa come il processo di acquisizione di una carica elettrica da parte di un aereo quando vola in mezzo a nuvole e precipitazioni. Il principale meccanismo fisico è che quando particelle neutre di nuvole o precipitazioni entrano in contatto con la superficie di un aereo scarico e rimbalzano su di esso, le particelle volanti portano via una carica dello stesso segno e l'aereo riceve una carica di pari valore , ma di segno opposto. Segni di forte elettrificazione di un aereo sono: la presenza di forti interferenze radio, soprattutto sulle onde medie e lunghe, un bagliore alle estremità dell'ala di notte, scintille sui finestrini della cabina di pilotaggio. Per garantire la sicurezza del volo in caso di forte elettrificazione, è necessario ridurre, se possibile, la velocità di volo e, in accordo con il dispatcher, modificare l'altitudine di volo.

Ti piace quando fuori c'è un fenomeno naturale come un temporale? Mi piace molto guardare i fulmini lampeggiare e tremare al suono del tuono. ma, davvero, se io stesso mi trovo in un posto sicuro in questo momento.

I nostri lontani antenati avevano molta paura dei temporali. Pensavano di aver fatto qualcosa di sbagliato, poiché il dio Perun era arrabbiato con loro e mandò tuoni, fulmini e vento forte. Il dio del tuono era allora considerato ancora più potente del dio del sole. Dopotutto, il temporale non solo ha causato danni, ma ha anche aiutato le persone. Se il sole bruciava i raccolti di grano con i suoi raggi caldi, il temporale e la pioggia che portava salvavano il raccolto. Successivamente, i nostri antenati attribuirono tuoni e fulmini al profeta Elia, il quale, "cavalcando un carro attraverso il cielo, scocca frecce infuocate".

Ma tu ed io possiamo già capire perché c'è un temporale!

Probabilmente hai già notato che prima di un temporale il sole comincia a diventare molto caldo e diventa soffocante. Ciò accade perché nell'aria si accumula umidità: innumerevoli gocce d'acqua, di cui sono composte le nuvole. Possono essere alti diversi chilometri.

Dal basso ci sembra che stiano tranquilli. Non abbiamo idea di quali vortici infuriano al loro interno, di come le correnti d'aria trasportino le goccioline dal basso verso l'alto e dall'alto verso il basso. In cima a tali nuvole - forte gelo, e le goccioline d'acqua, una volta lì, congelano immediatamente e si trasformano in pezzi di ghiaccio. I banchi di ghiaccio si scontrano con le goccioline, l'acqua li avvolge con una “pellicola”, che si congela anche. Il pezzo di ghiaccio diventa più pesante, cade nel “pavimento” inferiore della nuvola, dove fa più caldo, e lì comincia a sciogliersi. Ma i rapidi vortici lo raccolgono di nuovo, e di nuovo i banchi di ghiaccio e le goccioline si scontrano, e di nuovo l'acqua si congela, i banchi di ghiaccio diventano più grandi e più pesanti. E ora i pezzi di ghiaccio non possono più restare nella nuvola e cadere da essa. Più vicino al suolo si sciolgono e si scopre che sta piovendo. A volte non hanno il tempo di sciogliersi e cadono a terra in pezzi di ghiaccio: grandina.

E il movimento di goccioline e pezzi di ghiaccio all'interno della nuvola non diminuisce! Si colpiscono, si scontrano, si sfregano e si caricano di elettricità. E ora la parte superiore della nuvola porta una carica positiva e la parte inferiore una carica negativa. Durante un temporale, la terra, gli alberi, le montagne e le case si caricano di elettricità. E quando due nuvole e oggetti a terra si incontrano, carichi di cariche elettriche opposte, una gigantesca scintilla salta tra loro: un fulmine!

I fulmini riscaldano istantaneamente l'aria circostante, il calore si espande rapidamente e si verifica un'esplosione. In questo momento sentiamo uno schianto e un ruggito. Questo è ciò che chiamiamo tuono.

Il suono viaggia molto più lentamente della luce, la sua velocità è di 330 metri al secondo. Ecco perché sentiamo il tuono dopo il lampo. E per sapere a che distanza è il fulmine, conta quanti secondi passano tra il lampo e il tuono, e moltiplica per 330.

Conduciamo un esperimento

Realizziamo una cerniera “fatta in casa”. Due oblunghi palloncino strofinare con un panno di lana in una stanza molto buia (non devono mai toccarsi). L'aria che li riempie è elettrizzata. Cerca di avvicinarli il più possibile. Se hai fatto tutto correttamente, le scintille inizieranno a saltare da una palla all'altra. Senti uno schianto? Questa è una versione in miniatura del tuono.

Puoi anche creare un temporale sicuro tra i tuoi capelli. Pettinateli con un pettine di plastica e sentirete un leggero schiocco. Questo è durante il giorno. E nel buio puoi vedere le scintille.

Le persone hanno sempre prestato grande attenzione ai temporali. Erano loro ad essere associati alla maggior parte delle immagini mitologiche dominanti e sul loro aspetto venivano fatte speculazioni. La scienza lo ha capito relativamente di recente, nel XVIII secolo. Molte persone sono ancora tormentate dalla domanda: perché non ci sono temporali in inverno? Ci occuperemo di questo più avanti nell'articolo.

Come avviene un temporale?

La fisica semplice è al lavoro qui. Un temporale è un fenomeno naturale negli strati dell'atmosfera. Si differenzia da un normale acquazzone in quanto durante qualsiasi temporale si verificano forti scariche elettriche, che uniscono i cumuli di pioggia tra loro o con il suolo. Queste scariche sono accompagnate anche da forti suoni di tuono. Il vento spesso aumenta, raggiungendo talvolta la soglia del burrascoso-uragano, sta grandinando. Poco prima della partenza, l'aria diventa solitamente soffocante e umida, raggiungendo temperature elevate.

Tipi di temporale

Esistono due tipi principali di temporali:

intramassa;

frontale.

I temporali intramassa sorgono a causa dell'eccessivo riscaldamento dell'aria e, di conseguenza, della collisione dell'aria calda sulla superficie terrestre con l'aria fredda sopra. A causa di questa caratteristica, sono strettamente legati all'orario e, di regola, iniziano nel pomeriggio. Possono anche passare sul mare di notte, spostandosi sulla superficie dell'acqua che fornisce calore.

I temporali frontali si verificano quando due fronti d'aria, caldo e freddo, si scontrano. Non hanno alcuna dipendenza specifica dall'ora del giorno.

La frequenza dei temporali dipende dalle temperature medie della regione in cui si verificano. Più bassa è la temperatura, meno spesso si verificheranno. Ai poli si trovano solo una volta ogni pochi anni e si esauriscono molto rapidamente. L'Indonesia, ad esempio, è famosa per i suoi temporali frequenti e prolungati, che possono verificarsi più di duecento volte l'anno. Evitano, tuttavia, i deserti e altre aree dove piove raramente.

Perché accadono i temporali?

La ragione principale del verificarsi di un temporale è proprio il riscaldamento non uniforme dell'aria. Quanto maggiore è la differenza di temperatura tra il suolo e l'altitudine, tanto più forti e frequenti saranno i temporali. La domanda rimane aperta: perché non ci sono temporali in inverno?

Il meccanismo con cui si verifica questo fenomeno è il seguente: l'aria calda dal suolo, secondo la legge dello scambio termico, tende verso l'alto, mentre l'aria fredda dalla sommità della nuvola, insieme ai banchi di ghiaccio in essa contenuti, cade verso il basso. Come risultato di questa circolazione nelle parti della nuvola che supportano temperature diverse, si formano due cariche elettriche di polarità opposta: le particelle caricate positivamente si accumulano nella parte inferiore e quelle caricate negativamente nella parte superiore.

Ogni volta che si scontrano, un'enorme scintilla salta tra le due parti della nuvola, che, in realtà, è un fulmine. Il rumore dell'esplosione con cui questa scintilla squarcia l'aria calda è il noto tuono. La velocità della luce è superiore a quella del suono, quindi fulmini e tuoni non ci raggiungono contemporaneamente.

Tipi di fulmini

Tutti hanno visto più di una volta una normale scintilla di fulmine e sicuramente ne hanno sentito parlare. Tuttavia, questo non esaurisce la varietà dei fulmini causati dai temporali.

Esistono quattro tipologie principali:

1. Le scintille dei fulmini colpiscono tra le nuvole e non toccano terra.
2. Il fulmine a nastro, che collega le nuvole e la terra, è il fulmine più pericoloso che dovrebbe essere temuto di più.
3. Fulmini orizzontali che tagliano il cielo sotto il livello delle nuvole. Sono considerati particolarmente pericolosi per i residenti dei piani superiori, poiché possono scendere abbastanza in basso, ma non entrare in contatto con il suolo.
4. Fulmine globulare.

La risposta a questa domanda è abbastanza semplice. Perché non ci sono temporali in inverno? A causa di basse temperature proprio superficie terrestre. Non c'è un netto contrasto tra aria calda, riscaldato sotto e aria fredda da strati superiori atmosfera, quindi carica elettrica contenuto nelle nuvole è sempre negativo. Ecco perché in inverno non ci sono temporali.

Naturalmente, ne consegue che nei paesi caldi, dove la temperatura invernale rimane positiva, continuano a verificarsi indipendentemente dal periodo dell'anno. Di conseguenza, nelle zone più fredde del mondo, ad esempio nell'Artico o nell'Antartide, i temporali sono i più rari, paragonabili alla pioggia nel deserto.

Un temporale primaverile inizia solitamente a fine marzo o aprile, quando la neve si è quasi completamente sciolta. Il suo aspetto significa che la terra si è riscaldata abbastanza da emettere calore ed essere pronta per la semina. Pertanto, molti segni popolari sono associati ai temporali primaverili.

Presto temporale primaverile può essere dannoso per la terra: di norma si verifica in periodi anormali giornate calde, quando il tempo non si è ancora stabilizzato, e porta con sé un'umidità non necessaria. Successivamente, il terreno è spesso ricoperto di ghiaccio, gela e fornisce un raccolto scarso.

Precauzioni durante un temporale

Per evitare un fulmine, non dovresti fermarti vicino a oggetti alti, soprattutto singoli: alberi, tubi e altri. Se possibile, in genere è meglio non trovarsi in collina.

L'acqua è un ottimo conduttore di elettricità, quindi la prima regola per chi viene sorpreso da un temporale è restare fuori dall'acqua. Dopotutto, se un fulmine colpisce uno specchio d'acqua anche a una distanza considerevole, la scarica raggiungerà facilmente una persona che si trova al suo interno. Lo stesso vale per la terra umida, quindi il contatto con essa dovrebbe essere minimo e gli indumenti e il corpo dovrebbero essere il più asciutti possibile.

Non entrare in contatto con elettrodomestici o telefoni cellulari.

Se un temporale ti trova in macchina, è meglio non lasciarla, pneumatici in gomma dare un buon isolamento.