Hur ett åskväder bildas. Åskmolns ursprung

Storm — atmosfäriskt fenomen, i vilken inuti molnen eller mellan molnet och jordens yta finns elektriska urladdningar- blixtar åtföljd av åska. Vanligtvis bildas ett åskväder i kraftiga cumulonimbusmoln och förknippas med kraftigt regn, hagel och starka vindar.

Åskväder är ett av de farligaste naturfenomenen för människor: sett till antalet registrerade dödsfall är det bara översvämningar som leder till större mänskliga förluster.

Storm

Samtidigt finns det ungefär ett och ett halvt tusen åskväder på jorden, den genomsnittliga intensiteten av urladdningar uppskattas till 100 blixtar per sekund. Åskväder är ojämnt fördelade över planetens yta.

Fördelning av blixtar urladdningar över jordens yta

Det är ungefär tio gånger färre åskväder över havet än över kontinenterna. I tropiska och ekvatorialzon(från 30° nordlig latitud till 30° sydlig latitud) cirka 78 % av alla blixtnedslag är koncentrerade. Maximal åskväderaktivitet förekommer i Centralafrika. I polarområdena i Arktis och Antarktis och över polerna finns det praktiskt taget inga åskväder. Åskvädrets intensitet följer solen, med maximala åskväder som förekommer på sommaren (på mitten av breddgraderna) och under dagtid eftermiddagstimmarna. Det minsta antalet registrerade åskväder inträffar före soluppgången. Även åskväder påverkas geografiska särdrag terräng: starkt åskväder ligger i bergsområden Himalaya och Cordilleras.

Utvecklingsstadier åskmoln

De nödvändiga förutsättningarna för förekomsten av ett åskmoln är närvaron av förutsättningar för utveckling av konvektion eller annan mekanism som skapar uppåtgående flöden av en tillförsel av fukt som är tillräcklig för bildandet av nederbörd, och närvaron av en struktur där en del av molnet partiklar är i flytande tillstånd, och vissa är i isigt tillstånd. Konvektion som leder till utvecklingen av åskväder förekommer i följande fall:

När luftens ytskikt är ojämnt uppvärmd över olika underliggande ytor. Till exempel över vattenytan och marken på grund av skillnader i temperatur på vatten och jord. Över större städer intensiteten av konvektion är mycket högre än i de omgivande områdena i staden.

När varm luft stiger upp eller undanträngs av kall luft atmosfäriska fronter. Atmosfärisk konvektion vid atmosfäriska fronter är mycket intensivare och mer frekvent än under intramasskonvektion. Ofta utvecklas frontal konvektion samtidigt med nimbostratusmoln och täckande nederbörd, vilket maskerar de växande cumulonimbusmolnen.

När luften stiger i bergsområden. Även små höjder i området leder till ökad molnbildning (på grund av forcerad konvektion). Höga berg skapa särskilt svåra förutsättningar för utveckling av konvektion och nästan alltid öka dess frekvens och intensitet.

Alla åskmoln, oavsett typ, går igenom cumulusmolnstadiet, det mogna åskmolnsstadiet och upplösningsstadiet.

Klassificering av åskmoln

Vid ett tillfälle klassificerades åskväder efter var de observerades, såsom lokaliserade, frontala eller orografiska. Det är numera vanligare att klassificera åskväder efter egenskaperna hos åskvädret i sig, och dessa egenskaper beror främst på den meteorologiska miljön i vilken åskvädret utvecklas.

Main ett nödvändigt villkor för bildandet av åskmoln är ett tillstånd av atmosfärisk instabilitet som bildar uppströmmar. Beroende på storleken och kraften hos sådana flöden bildas åskmoln av olika slag.

Encellsmoln

Encelliga cumulonimbusmoln utvecklas under dagar med låga vindar i ett tryckfält med låg gradient. De kallas också intramassa eller lokala åskväder. De består av en konvektiv cell med ett uppåtgående flöde i sin centrala del. De kan nå åskväder och hagelintensitet och snabbt kollapsa med nederbörd. Dimensionerna för ett sådant moln är: tvärgående - 5-20 km, vertikal - 8-12 km, livslängd - cirka 30 minuter, ibland upp till 1 timme. Stora förändringar väder inträffar inte efter ett åskväder.

Livscykeln för ett encelligt moln

Ett åskväder börjar med bildandet av ett fint väder cumulusmoln (Cumulus humilis). Under gynnsamma förhållanden växer de resulterande cumulusmolnen snabbt både i vertikal och horisontell riktning, medan de uppåtgående flödena ligger nästan över hela molnets volym och ökar från 5 m/s till 15-20 m/s. Neddrag är mycket svaga. Den omgivande luften tränger aktivt in i molnet på grund av blandning vid gränsen och toppen av molnet. Molnet går in i Cumulus mediocris-stadiet. De minsta vattendroppar som bildas till följd av kondens i ett sådant moln smälter samman till större, som förs uppåt av kraftiga stigande strömmar. Molnet är fortfarande homogent och består av vattendroppar som hålls av ett uppåtgående flöde - ingen nederbörd faller. På toppen av molnet, när vattenpartiklar kommer in i zonen med negativa temperaturer, börjar dropparna gradvis förvandlas till iskristaller. Molnet går in i scenen av ett kraftfullt cumulusmoln (Cumulus congestus). Molnets blandade sammansättning leder till utvidgningen av molnelement och skapandet av förhållanden för nederbörd. Denna typ av moln kallas en cumulonimbus (Cumulonimbus) eller cumulonimbus kal (Cumulonimbus calvus). Vertikala flöden i den når 25 m/s, och toppnivån når en höjd av 7-8 km.

Förångande nederbördspartiklar kyler omgivande luft, vilket leder till ytterligare förstärkning av nedåtgående flöden. På mognadsstadiet finns både uppåtgående och nedåtgående luftströmmar samtidigt i molnet.

Vid kollapsstadiet i molnet dominerar nedåtgående flöden, som gradvis täcker hela molnet.

Flercellskluster åskväder

Diagram över en flercellig åskväderstruktur

Detta är den vanligaste typen av åskväder förknippad med störningar i mesoskala (med en skala på 10 till 1000 km). Ett flercellskluster består av en grupp åskvädersceller som rör sig som en enhet, även om varje cell i klustret är belägen på olika stadier utvecklingen av ett åskmoln. Mogna åskvädersceller är vanligtvis placerade i den centrala delen av klustret, och ruttnande celler finns på läsidan av klustret. De har en tvärgående storlek på 20–40 km, deras toppar stiger ofta till tropopausen och tränger in i stratosfären. Åskväder med flera celler kan ge hagel, regnskurar och relativt svaga smutsiga vindbyar. Varje enskild cell i ett flercellskluster förblir mogen i cirka 20 minuter; själva multicellsklustret kan existera i flera timmar. Denna typ av åskväder är vanligtvis mer intensiv än ett encelligt åskväder, men mycket svagare än ett supercellsåskväder.

Flercelliga linjära åskväder (squall lines)

Flercelliga linjära åskväder är en rad av åskväder med en lång, välutvecklad vindby i framkanten av fronten. Svalllinjen kan vara kontinuerlig eller innehålla luckor. En annalkande flercellig linje framträder som en mörk vägg av moln, vanligtvis täcker horisonten på den västra sidan (på norra halvklotet). Ett stort antal tätt placerade stigande/sjunkande luftströmmar gör att vi kan kvalificera detta komplex av åskväder som flercellig, även om dess åskväderstruktur skiljer sig kraftigt från ett åskväder med flera celler. Squall linjer kan ge stort hagel och intensiva skyfall, men är mer kända som system som skapar kraftiga neddrag. En stormlinje liknar i egenskaper en kallfront, men är ett lokalt resultat av åskväder. Ofta uppstår en stormlinje före en kallfront. I radarbilder liknar detta system ett bågeeko. Detta fenomen typiskt för Nordamerika, i Europa och Rysslands europeiska territorium observeras mindre ofta.

Supercell åskväder

Vertikal och horisontell struktur av ett supercellmoln

En supercell är det mest organiserade åskmolnet. Supercellmoln är relativt sällsynta, men utgör det största hotet mot människors hälsa och liv och deras egendom. Ett supercellmoln liknar ett encellsmoln genom att båda har samma zon för uppströmning. Skillnaden är att storleken på cellen är enorm: diametern är cirka 50 km, höjden är 10-15 km (ofta övre gräns penetrerar stratosfären) med ett enda halvcirkelformat städ. Hastigheten på det uppåtgående flödet i ett supercellmoln är mycket högre än i andra typer av åskmoln: upp till 40-60 m/s. Den huvudsakliga egenskapen som skiljer ett supercellmoln från andra typer av moln är närvaron av rotation. Roterande uppströmning i ett supercellmoln (kallas i radarterminologi mesocyklon), skapar extrema väderhändelser som en jätte hagel(mer än 5 cm i diameter), kraftiga vindar upp till 40 m/s och starka destruktiva tornados. Miljöförhållanden är en viktig faktor i bildandet av ett supercellmoln. En mycket stark konvektiv instabilitet av luften krävs. Lufttemperaturen nära marken (före åskvädret) bör vara +27...+30 och över, men det viktigaste nödvändiga villkoret är en vind med variabel riktning, vilket orsakar rotation. Sådana förhållanden uppnås med vindskjuvning i den mellersta troposfären. Nederbörd som bildas i uppdraget förs längs den övre nivån av molnet av ett starkt flöde in i neddragszonen. Således är zonerna med stigande och fallande flöden separerade i rymden, vilket säkerställer molnets liv under en lång tidsperiod. Det är vanligtvis lätt regn i framkanten av ett supercellmoln. Kraftiga nederbörd förekommer nära uppströmszonen, och den kraftigaste nederbörden och stora hagel förekommer nordost om den huvudsakliga uppströmningszonen. Mest farliga förhållanden observeras nära den huvudsakliga uppströmningszonen (vanligtvis förskjuten till baksidan av åskvädret).

Supercell (engelska) super Och cell- cell) är en typ av åskväder som kännetecknas av närvaron av en mesocyklon - en djup, starkt roterande uppgång. Av denna anledning kallas sådana stormar ibland roterande åskväder. Från fyra typeråskväder enligt västerländska klassificeringar (supersell, squalline, multisell och singlesell) superceller är de minst vanliga och kan representera största faran. Superceller är ofta isolerade från andra åskväder och kan ha en frontspann på upp till 32 kilometer.

Supercell vid solnedgången

Superceller delas ofta in i tre typer: klassiska; Med låg nivå utfällning (LP); och med hög nivå nederbörd (HP). Superceller av LP-typ bildas vanligtvis i torrare klimat, som i USA:s höga bergsdalar, medan superceller av HP-typ är vanligare i fuktigare klimat. Superceller kan observeras var som helst klot, om lämpliga för deras bildande uppstår där väderförhållanden, men de är vanligast i Great Plains-regionen i USA - i ett område som kallas Tornado Valley. De kan också observeras på slätterna i Argentina, Uruguay och södra Brasilien.

Fysiska egenskaper hos åskmoln

Flygplans- och radarstudier visar att en enda åskväderscell vanligtvis når en höjd av cirka 8-10 km och varar cirka 30 minuter. Ett isolerat åskväder består vanligtvis av flera celler i olika utvecklingsstadier och varar ungefär en timme. Stora åskväder kan vara tiotals kilometer i diameter, deras topp kan nå höjder på över 18 km, och de kan vara i många timmar.

Flödar uppåt och nedåt

Upp- och neddrag i isolerade åskväder varierar vanligtvis från 0,5 till 2,5 km i diameter och 3 till 8 km i höjd. Ibland kan uppgångens diameter nå 4 km. Nära jordens yta ökar strömmar vanligtvis i diameter, och deras hastighet minskar jämfört med högre liggande strömmar. Den karakteristiska hastigheten för uppströmningen ligger i intervallet från 5 till 10 m/s och når 20 m/s vid toppen av stora åskväder. Forskningsflygplan som flyger genom ett åskmoln på en höjd av 10 000 m noterar uppströmshastigheter på över 30 m/s. De kraftigaste uppgångarna observeras i organiserade åskväder.

Squalls

Före augustibytet 2010 i Gatchina

Vissa åskväder producerar intensiva neddrag som skapar vind på jordens yta destruktiv kraft. Beroende på deras storlek kallas sådana downdrafts stormar eller mikrosqualls. En storm med en diameter på mer än 4 km kan skapa vindar på upp till 60 m/s. Microsquals är mindre i storlek, men skapar vindhastigheter på upp till 75 m/s. Om ett åskväder som genererar sval bildas från tillräckligt varm och fuktig luft, kommer mikrosvalen att åtföljas av intensiva regn. Men om ett åskväder bildas från torr luft, kan nederbörden avdunsta när den faller (luftburna nederbördsband eller virga), och mikrobygeln blir torr. Neddrag är en allvarlig fara för flygplan, särskilt under start eller landning, eftersom de skapar vindar nära marken med kraftiga plötsliga förändringar i hastighet och riktning.

Vertikal utveckling

I allmänt fall, kommer ett aktivt konvektivt moln att stiga tills det förlorar sin flytförmåga. Förlusten av flytkraft är förknippad med den belastning som skapas av nederbörd som bildas i en molnmiljö, eller blandning med den omgivande torra kalla luften, eller en kombination av dessa två processer. Molntillväxt kan också stoppas av ett blockerande inversionsskikt, det vill säga ett lager där lufttemperaturen ökar med höjden. Vanligtvis når åskmolnen höjder på cirka 10 km, men når ibland höjder på mer än 20 km. När fukthalten och instabiliteten i atmosfären är hög, kan molnet med gynnsamma vindar växa till tropopausen, det skikt som skiljer troposfären från stratosfären. Tropopausen kännetecknas av en temperatur som förblir ungefär konstant med ökande höjd och är känd som en region med hög stabilitet. Så fort uppgången börjar närma sig stratosfären, ganska snart blir luften på toppen av molnet kallare och tyngre än den omgivande luften, och toppens tillväxt avstannar. Tropopausens höjd beror på områdets latitud och årstiden. Den varierar från 8 km i polarområdena till 18 km och högre nära ekvatorn.

När ett cumuluskonvektivt moln når det blockerande lagret av tropopausinversionen, börjar det spridas utåt och bildar det "städ" som är karaktäristiskt för åskmoln. Vindar som blåser på städhöjd tenderar att blåsa molnmaterial i vindens riktning.

Turbulens

Ett flygplan som flyger genom ett åskmoln (att flyga in i cumulonimbusmoln är förbjudet) stöter vanligtvis på en bula som kastar flygplanet upp, ner och åt sidorna under påverkan av molnets turbulenta flöden. Atmosfärisk turbulens skapar en känsla av obehag för flygplanets besättning och passagerare och orsakar oönskad stress på flygplanet. Turbulens mäts i olika enheter, men oftare definieras den i enheter av g - acceleration fritt fall(1 g = 9,8 m/s 2). En storm på ett g skapar turbulens som är farlig för flygplan. På toppen av intensiva åskväder har vertikala accelerationer på upp till tre g registrerats.

Rörelse av åskväder

Ett åskmolns hastighet och rörelse beror på jordens riktning, främst genom samspelet mellan molnets uppåtgående och nedåtgående flöden med bärarluftströmmarna i atmosfärens mittlager där åskvädret utvecklas. Hastigheten för ett isolerat åskväder är vanligtvis cirka 20 km/h, men vissa åskväder rör sig mycket snabbare. I extrema situationer kan ett åskmoln röra sig i hastigheter på 65-80 km/h under passage av aktiva kallfronter. I de flesta åskväder, när gamla åskväder celler skingras, kommer nya åskväder celler fram i följd. I lätta vindar kan en enskild cell färdas en mycket kort sträcka under sin livstid, mindre än två kilometer; vid större åskväder lanseras dock nya celler nedåtgående flöde, flyter från en mogen cell, vilket ger intrycket snabb rörelse, vilket inte alltid sammanfaller med vindens riktning. I stora flercelliga åskväder finns ett mönster där en ny cell bildas till höger om bärarluftflödet på norra halvklotet och till vänster om bärarflödet på södra halvklotet.

Energi

Energin som driver ett åskväder kommer från den latenta värmen som frigörs när vattenånga kondenserar och bildar molndroppar. För varje gram vatten som kondenserar i atmosfären frigörs cirka 600 kalorier värme. När vattendroppar fryser på toppen av molnet frigörs ytterligare 80 kalorier per gram. Släpp gömd termisk energi delvis omvandlas till kinetisk energi av det uppåtgående flödet. En grov uppskattning av den totala energin för ett åskväder kan göras baserat på den totala mängden vatten som föll som nederbörd från molnet. Typisk energi är i storleksordningen 100 miljoner kilowattimmar, vilket ungefär motsvarar kärnladdning 20 kiloton (denna energi frigörs dock i en mycket större volym av rymden och för mycket längre tid). Stora flercelliga åskväder kan ha 10 och 100 gånger mer energi.

Neddrag och svallfronter

Squall framför ett kraftigt åskväder

Neddrag i åskväder uppstår på höjder där lufttemperaturen är lägre än temperaturen i omgivningen, och detta neddrag blir ännu kallare när det börjar smälta isiga nederbördspartiklar och avdunsta molndroppar. Luften i neddraget är inte bara tätare än den omgivande luften, utan den har också ett horisontellt vinkelmoment som skiljer sig från den omgivande luften. Om en neddragning inträffar, till exempel på en höjd av 10 km, kommer den att nå jordytan med en horisontell hastighet som är märkbart större än vindhastigheten på marken. Vid marken förs denna luft framåt före ett åskväder med en hastighet som är högre än hela molnets rörelsehastighet. Det är därför en observatör på marken kommer att känna hur ett åskväder närmar sig genom flödet av kall luft redan innan åskmolnet är ovanför. Neddraget som sprider sig över marken bildar en zon med ett djup på 500 meter till 2 km med en tydlig skillnad mellan flödets kalla luft och den varma. fuktig luft, varav ett åskväder bildas. Passagen för en sådan stormfront bestäms lätt av ökad vind och ett plötsligt fall i temperatur. På fem minuter kan lufttemperaturen sjunka med 5°C eller mer. En squall bildar en karakteristisk squall-port med en horisontell axel, ett kraftigt temperaturfall och en förändring i vindriktning.

I extrema fall kan svallfronten som skapas av neddraget nå hastigheter på över 50 m/s, vilket orsakar förstörelse av hem och grödor. Oftare uppstår kraftiga skurar när en organiserad rad av åskväder utvecklas under kraftiga vindförhållanden på mellannivåer. Samtidigt kan folk tro att denna förstörelse orsakades av en tornado. Om det inte finns några vittnen som såg det karakteristiska trattformade molnet av en tornado, kan orsaken till förstörelsen bestämmas av naturen av förstörelsen orsakad av vinden. I tornados sker förstörelse i ett cirkulärt mönster, och ett åskväder orsakat av ett neddrag orsakar förstörelse i första hand i en riktning. Kall luft följs vanligtvis av regn. I vissa fall regndroppar helt avdunsta under hösten, vilket resulterar i ett torrt åskväder. I den motsatta situationen, typiskt för kraftiga multicell- och supercell-åskväder, förekommer kraftigt regn och hagel, vilket orsakar översvämningar.

Tornado

En tornado är en stark, småskalig virvel under åskmoln med en ungefär vertikal men ofta krökt axel. Från periferin till mitten av tromben observeras ett tryckfall på 100-200 hPa. Vindhastigheten i tornados kan överstiga 100 m/s, och kan teoretiskt nå ljudets hastighet. I Ryssland förekommer tornados relativt sällan, men orsakar enorma skador. Den högsta frekvensen av tornados förekommer i södra den europeiska delen av Ryssland.

Duschar

I små åskväder den fem minuter långa toppen av intensiv nederbörd kan överstiga 120 mm/timme, men allt annat regn har en storleksordning lägre intensitet. Ett genomsnittligt åskväder ger cirka 2 000 kubikmeter regn, men ett stort åskväder kan producera tio gånger så mycket. Stora organiserade åskväder förknippade med mesoskala konvektionssystem kan producera 10 till 1000 miljoner kubikmeter nederbörd.

Elektrisk struktur av ett åskmoln

Struktur av laddningar i åskmoln i olika regioner

Fördelningen och rörelsen av elektriska laddningar i och runt ett åskmoln är en komplex process som ständigt förändras. Ändå är det möjligt att presentera en generaliserad bild av fördelningen av elektriska laddningar i molnmognadsstadiet. Den dominerande positiva dipolstrukturen är där den positiva laddningen är på toppen av molnet och den negativa laddningen är under den i molnet. Vid basen av molnet och under det finns en lägre positiv laddning. Atmosfäriska joner, som rör sig under påverkan av ett elektriskt fält, bildar skärmande lager vid molnets gränser och maskerar molnets elektriska struktur från en extern observatör. Mätningar visar att i olika geografiska förhållanden den huvudsakliga negativa laddningen av ett åskmoln ligger på höjder med omgivande temperaturer från −5 till −17 °C. Ju högre hastighet uppgången har i molnet, desto mer högre höjdär centrum för negativ laddning. Rymdladdningstätheten ligger i intervallet 1-10 C/km³. Det finns en märkbar andel åskväder med en omvänd laddningsstruktur: - en negativ laddning i den övre delen av molnet och en positiv laddning i den inre delen av molnet, samt en komplex struktur med fyra eller flera zoner av rymdladdningar av olika polariteter.

Elektrifieringsmekanism

Många mekanismer har föreslagits för att förklara bildandet av den elektriska strukturen i ett åskmoln, och det är fortfarande ett område för aktiv forskning. Huvudhypotesen bygger på det faktum att om större och tyngre molnpartiklar laddas övervägande negativt, och lättare små partiklar bär en positiv laddning, så sker den rumsliga separationen av rymdladdningar på grund av att stora partiklar faller med högre hastighet än små molnkomponenter. Denna mekanism överensstämmer i allmänhet med laboratorieexperiment som visar stark laddningsöverföring när iskorn (korn är porösa partiklar gjorda av frusna vattendroppar) eller hagel interagerar med iskristaller i närvaro av underkylda vattendroppar. Tecknet och storleken på den laddning som överförs vid kontakter beror på temperaturen i den omgivande luften och molnets vatteninnehåll, men också på storleken på iskristallerna, kollisionshastigheten och andra faktorer. Verkan av andra elektrifieringsmekanismer är också möjlig. När mängden volymetrisk elektrisk laddning som ackumuleras i molnet blir tillräckligt stor, uppstår en blixtladdning mellan regioner laddade med motsatt tecken. En urladdning kan också ske mellan ett moln och marken, ett moln och den neutrala atmosfären, eller ett moln och jonosfären. I ett typiskt åskväder är mellan två tredjedelar och 100 procent av utsläppen intramoln-, intermoln- eller moln-till-luft-utsläpp. Resten är utsläpp från moln till mark. I senaste åren Det blev tydligt att blixtar artificiellt kan initieras i ett moln, som under normala förhållanden inte utvecklas till ett åskväderstadium. I moln som har elektrifierade zoner och skapar elektriska fält kan blixtar initieras av berg, höghus, flygplan eller raketer som befinner sig i en zon med starka elektriska fält.

Zarnitsa - ögonblickliga ljusblixtar vid horisonten under ett avlägset åskväder.

Under blixtnedslag hörs inte åskslag på grund av avståndet, men du kan se blixtar vars ljus reflekteras från cumulonimbusmoln (främst deras toppar). Fenomenet observeras i mörker, främst efter den 5 juli, vid tidpunkten för spannmålsskörd, så blixten var populärt tidsbestämd att sammanfalla med slutet av sommaren, början av skörden och kallas ibland bagare.

Snöstorm

Schema för bildandet av snö åskväder

Snö åska (även snö åska) - åska, mycket sällsynt meteorologiskt fenomen, händer i världen 5-6 gånger om året. I stället för regndusch skurar av snö, underkylt regn eller iskulor faller. Termen används främst inom populärvetenskap och utländsk litteratur(engelska) åsksnö). Det finns ingen sådan term i professionell rysk meteorologi: i sådana fall observeras ett åskväder och tung snö samtidigt.

Fall av vinteråskväder noteras i forntida ryska krönikor: åskväder på vintern 1383 (det var "mycket fruktansvärt åska och en stark virvelvind"), 1396 (i Moskva den 25 december "... det var åska, och molnet var från middagslandet"), 1447 år (i Novgorod den 13 november "...vid midnatt fruktansvärd åska och blixten är mycket stor"), 1491 (åska hördes i Pskov den 2 januari).

Vi lever i den naturliga världen, vilket innebär att den är nära förbunden med oss, och vi, följaktligen, med den. Naturfenomen följer oss väldigt ofta i livet, till exempel åskväder.

Vad är ett åskväder? Vetenskapen säger oss att detta är naturfenomen som passerar genom atmosfären och åtföljs av åska och blixtar. Nederbörd av varierande intensitet, skurar och hagel - alla dessa fenomen kan åtfölja ett åskväder. Detta är ett av de naturfenomen som utgör en fara för människor.

Om kraftfulla cumulonimbusmoln dyker upp på himlen, förvänta dig åskväder snart. Åskväder är frontala och intramassiga. De första bildas när de är varma eller kallfront, andra - med lokal luftöverhettning. Det är nästan inga åskväder på vintern. Det utspelar sig på våren, sommaren och hösten när det är varmt. Dess varaktighet kan vara cirka två timmar. Vanligtvis börjar ett åskväder på kvällen, men kan ibland börja på morgonen.

Lite om blixten

Forskare har länge studerat vad ett åskväder är. Blixtar är en annan faktor som uppstår under åskväder. En skarp blixt på himlen under ett åskväder. Vem har inte sett ett sådant fenomen? Detta är också ett naturligt fenomen som uppstår på grund av en gnisturladdning av molnets elektrostatiska laddning. En elektrisk potentialskillnad, kanske flera miljoner volt, mellan en molnpartikel eller två olika moln leder till uppkomsten av blixtar. Moln kan placeras från två till femtio kilometer från marken, och blixtens längd beror på denna längd. Trettio tusen grader är temperaturen i blixtkanalen. Om den träffar något föremål kan den splittras eller sätta eld på dem. Omkring tre tusen människor i världen dör av blixtar varje år. Urladdningen väljer det minsta elektriska motståndet, vilket betyder att det är mest sannolikt att träffa tunt och högt träd. Därför rekommenderas det att installera blixtstång. Dessa naturfenomen studerades av många forskare, inklusive M.V. Lomonosov.

Det finns uppföranderegler vid åskväder och åska. Dessa regler måste följas, för med blixten finns det alltid ett hot mot livet. Det finns många fall i historien när blixten slog ner i fartyg och flygplan, orsakade stor skada på utrustning och tog människor ur deras liv.

Ett åskväder är ett komplext atmosfärstryck som kännetecknas av intensiv molnbildning och upprepade elektriska urladdningar i form av blixtar. De förekommer i cumulonimbusmoln, som i detta fall kallas åskväder. I åskmoln utgörs det största hotet mot flyget av sådana farliga fenomen som kraftig turbulens, kraftiga vertikala luftströmmar, intensiv isbildning, elektriska urladdningar, hagel och regn (kan observeras samtidigt). För bildandet av ett åskmoln är följande villkor nödvändiga: vertikalt riktade uppåtriktade luftströmmar, högt fuktinnehåll i luften, hög positiv energi av instabilitet i troposfären. Förutsättningar för utvecklingen av ett åskmoln: det första steget är utvecklingen av ett åskmoln - från uppkomsten av ett cumulusmoln till början av regn, i detta skede utvecklas cumulusmolnen gradvis till kraftfull cumulus och sedan cumulonimbus "kallig". Det andra steget är stadiet för maximal utveckling, ett åskvädermoln från en cumulonimbus "skallig" utvecklas till en cumulonimbus "hårig", nederbörd faller från molnet och elektriska urladdningar uppstår i form av blixtar. Det tredje steget är förstörelsestadiet. Nederbörd som faller från ett åskmoln kyler ner luften och den underliggande ytan under molnet. Typer av blixtar: Linjära grenade blixtar är den vanligaste observerade jättegnistanladdningen av atmosfärisk elektricitet. Längden är 2-3 km, men kan nå 20 km. Platt blixt är ett tyst rödaktigt sken från någon del av molnet, som uppstår på grund av den kumulativa effekten av ett stort antal koronaurladdningar på molnpartiklar. Varaktighet ca 1 s. Bollblixt- är en rund lysande massa lika stor som en knytnäve, ibland storleken på en vattenmelon eller mer. Beroende på de synoptiska förhållandena för bildandet av åskväder kan de vara: intramassliga åskväder bildas i instabila VMs under den varma årstiden, under andra halvan av dagen och, beroende på orsakerna till deras bildande, delas de in i konvektiva åskväder (bildas i eroderade tryckfält - i periferin av fyllningscykloner och i sadlarna på grund av ojämn uppvärmning av den underliggande ytan), advektiv (bildas i den bakre delen av cyklonen och på den östra periferin av anticyklonen när det är relativt kallt VM rör sig under den varma underliggande ytan), orografisk (bildas på bergens sluttningar i lovart när varma, våta instabila VM stiger uppför dessa sluttningar). Frontala åskväder bildas på kalla () och varma () fronter.

36. Förutsättningar för elektrifierande sol

Elektrifiering förstås vanligtvis som processen att få en elektrisk laddning av ett flygplan när man flyger i moln och nederbörd. Den huvudsakliga fysiska mekanismen är att när neutrala partiklar av moln eller nederbörd kommer i kontakt med ytan på ett oladdat flygplan och studsar av från det, bär de flygande partiklarna bort en laddning av samma tecken, och flygplanet får en laddning som är lika i värde , men motsatt i tecken. Tecken på stark elektrifiering av ett flygplan är: förekomsten av starka radiostörningar, särskilt på medellånga och långa vågor, ett sken i ändarna av vingen på natten, gnistor på cockpitfönstren. För att säkerställa flygsäkerheten när kraftig elektrifiering inträffar är det nödvändigt att minska flyghastigheten om möjligt och i samförstånd med trafikledaren ändra flyghöjden.

Gillar du när det är ett sådant naturfenomen som ett åskväder utanför? Jag gillar verkligen att se blixten blinka och darra av ljudet av åskan. men, verkligen, om jag själv är på en säker plats vid den här tiden.

Våra avlägsna förfäder var mycket rädda för åskväder. De trodde att de hade gjort något fel, eftersom guden Perun var arg på dem och skickade åska, blixtar och stark vind. Åskguden ansågs då vara ännu mäktigare än solguden. Trots allt orsakade åskvädret inte bara skada, utan hjälpte också människor. Om solen brände spannmålsskördarna med sina heta strålar, då räddade åskvädret och regnet den förde skörden. Senare tillskrev våra förfäder åska och blixtar till profeten Elia, som "åker en vagn över himlen och skjuter eldande pilar."

Men du och jag kan redan ta reda på varför det åskväder!

Du har säkert redan märkt att innan ett åskväder börjar solen bli väldigt varm och det blir kvavt. Detta beror på att fukt samlas i luften - otaliga vattendroppar, som utgör moln. De kan bli flera kilometer höga.

Underifrån verkar det för oss som om de står lugnt. Vi har ingen aning om vilka virvlar som rasar inuti dem, hur luftströmmar bär droppar från botten till toppen och topp till botten. Högst upp på sådana moln - svår frost, och vattendroppar, när de väl är där, frysa omedelbart och förvandlas till isbitar. Isflak kolliderar med droppar, vatten omsluter dem med en "film", som också fryser. Isbiten blir tyngre, den faller ner i molnets nedre "golv", där det är varmare, och där börjar det smälta. Men de snabba virvelvindarna plockar upp det igen, och igen kolliderar isflaken och dropparna, och återigen fryser vattnet, isflaken växer sig större och tyngre. Och nu kan isbitarna inte längre stanna i molnet och falla ner från det. Närmare marken smälter de, och det visar sig att det regnar. Ibland har de inte tid att smälta och falla till marken i isbitar - det haglar.

Och rörelsen av droppar och isbitar inuti molnet avtar inte! De träffar varandra, krockar, gnuggar och laddas med elektricitet. Och nu bär den övre delen av molnet en positiv laddning, och den nedre delen bär en negativ laddning. Under ett åskväder laddas jorden, träden, bergen och husen med elektricitet. Och när två moln och föremål på marken möts, laddade med motsatta laddningar av elektricitet, hoppar en gigantisk gnista mellan dem - blixtar!

Blixten värmer omedelbart den omgivande luften, värmen expanderar snabbt och en explosion inträffar. I detta ögonblick hör vi ett brak och dån. Det är vad vi kallar åska.

Ljud färdas mycket långsammare än ljus, dess hastighet är 330 meter per sekund. Det är därför vi hör åska efter blixtar. Och för att ta reda på på vilket avstånd blixten är, räkna hur många sekunder som går mellan blixten och åskan och multiplicera med 330.

Låt oss göra ett experiment

Låt oss göra en "hemgjord" dragkedja. Två avlånga ballong gnugga med en ylleduk i ett mycket mörkt rum (de ska aldrig röra). Luften som fyller dem är elektrifierad. Försök att föra dem så nära som möjligt. Om du gjorde allt korrekt, kommer gnistor att börja hoppa från en boll till en annan. Hör du ett brak? Detta är en miniatyrversion av åska.

Du kan också skapa ett säkert åskväder i håret. Kamma dem med en plastkam och du kommer att höra ett lätt knäckande ljud. Detta är under dagen. Och i mörkret kan du se gnistrar.

Människor har alltid ägnat stor uppmärksamhet åt åskväder. Det var de som förknippades med de flesta av de dominerande mytologiska bilderna och spekulationer gjordes kring deras utseende. Vetenskapen kom på detta relativt nyligen - på 1700-talet. Många människor plågas fortfarande av frågan: varför finns det inga åskväder på vintern? Vi kommer att ta itu med detta senare i artikeln.

Hur uppstår ett åskväder?

Enkel fysik är på gång här. Ett åskväder är ett naturligt fenomen i atmosfärens lager. Det skiljer sig från en vanlig dusch genom att under varje åskväder uppstår starka elektriska urladdningar som förenar cumulus-regnmoln med varandra eller med marken. Dessa urladdningar åtföljs också av höga ljud av åska. Vinden ökar ofta, ibland når den skull-orkan-tröskeln, det haglar. Strax före start blir luften vanligtvis kvav och fuktig och når en hög temperatur.

Typer av åskväder

Det finns två huvudtyper av åskväder:

intramassa;

frontal.

Intramass åskväder uppstår som ett resultat av överdriven uppvärmning av luften och följaktligen kollisionen av varm luft på jordens yta med kall luft ovanför. På grund av denna funktion är de ganska strikt tidsbundna och börjar som regel på eftermiddagen. De kan också passera över havet på natten, medan de rör sig över vattnets värmeavgivande yta.

Frontala åskväder uppstår när två luftfronter - varm och kall - kolliderar. De har inte något specifikt beroende av tiden på dygnet.

Frekvensen av åskväder beror på medeltemperaturerna i regionen där de förekommer. Ju lägre temperatur, desto mindre ofta händer de. Vid polerna kan de bara hittas en gång med några års mellanrum, och de tar slut extremt snabbt. Indonesien är till exempel känt för sina täta, långvariga åskväder, som kan inträffa mer än tvåhundra gånger om året. De undviker dock öknar och andra områden där det sällan regnar.

Varför uppstår åskväder?

Den viktigaste orsaken till förekomsten av ett åskväder är just den ojämna uppvärmningen av luften. Ju högre temperaturskillnaden mellan marken och höjden är, desto kraftigare och frekventare blir åskvädarna. Frågan är fortfarande öppen: varför är det inga åskväder på vintern?

Mekanismen för hur detta fenomen uppstår är som följer: varm luft från marken, enligt värmeväxlingslagen, tenderar uppåt, medan kall luft från toppen av molnet, tillsammans med isflaken som finns i den, faller ner. Som ett resultat av denna cirkulation i de delar av molnet som stöder olika temperaturer, uppstår två motsatt polära elektriska laddningar: positivt laddade partiklar ackumuleras i botten och negativt laddade i toppen.

Varje gång de kolliderar hoppar en enorm gnista mellan två delar av molnet, som i själva verket är en blixt. Ljudet av explosionen med vilken denna gnista sliter sönder den heta luften är den välkända åskan. Ljusets hastighet är högre än ljudets hastighet, så blixtar och åska når oss inte samtidigt.

Typer av blixtar

Alla har sett en vanlig blixtgnista mer än en gång och säkerligen hört talas om det, men detta tar inte ut mängden åskväder.

Det finns fyra huvudtyper:

1. Blixtgnistor slår ner bland molnen och rör inte marken.
2. Bandblixtar, som förbinder moln och jord, är den farligaste blixten som man bör frukta mest.
3. Horisontell blixt som skär himlen under molnnivån. De anses vara särskilt farliga för boende på övre våningar, eftersom de kan sjunka ganska lågt, men inte kommer i kontakt med marken.
4. Bollblixt.

Svaret på denna fråga är ganska enkelt. Varför åskväder det inte på vintern? På grund av låga temperaturer vid själva jordens yta. Det finns ingen skarp kontrast mellan varm luft, uppvärmd under, och kall luft från övre skikten atmosfär, alltså elektrisk laddning som finns i moln är alltid negativ. Det är därför det inte åskväder på vintern.

Naturligtvis följer det av detta att i varma länder där temperaturen på vintern förblir positiv, fortsätter de att förekomma oavsett tid på året. Följaktligen, i de kallaste delarna av världen, till exempel i Arktis eller Antarktis, är åskväder den största sällsyntheten, jämförbar med regn i öknen.

Ett våråskväder börjar vanligtvis i slutet av mars eller april, när snön nästan helt har smält. Dess utseende betyder att jorden har värmts upp tillräckligt för att avge värme och vara redo för sådd. Därför är många folktecken förknippade med vårens åskväder.

Tidigt vårens åskväder kan vara skadligt för jorden: som regel inträffar det under onormal varma dagar, när vädret ännu inte har lagt sig, och för med sig onödig fukt. Efter detta är marken ofta täckt av is, det fryser och ger en dålig skörd.

Försiktighetsåtgärder vid åskväder

För att undvika blixtnedslag bör du inte stanna nära höga föremål, särskilt enstaka - träd, rör och andra. Om möjligt är det generellt sett bättre att inte vara på en kulle.

Vatten är en utmärkt ledare av elektricitet, så den första regeln för dem som åskväder är att hålla sig borta från vattnet. När allt kommer omkring, om blixten slår ner i en vattenkropp även på ett betydande avstånd, kommer utsläppet lätt att nå en person som står i den. Detsamma gäller för fuktig jord, så kontakten med dem ska vara minimal, och kläder och kropp ska vara så torra som möjligt.

Kom inte i kontakt med elektriska hushållsapparater eller mobiltelefoner.

Om ett åskväder hittar dig i en bil, är det bättre att inte lämna den, gummidäck ger bra isolering.