Что такое гроза определение для детей 2 класса кратко
Что такое гроза и чем она опасна?
Человечество живет в мире природы, а значит в жизни нас постоянно сопровождают различные природные явления. Одно из них – гроза. Она является настоящим буйством стихии и одновременно завораживает и устрашает.
При грозе в атмосфере смешиваются вода и огонь, игра темноты и света, ее последствия непредсказуемы, поэтому важной задачей синоптиков выступает своевременное определение грозовой мощи. Что же такое гроза? Чем она опасна и какие меры предосторожности следует предпринять, если вы попали в ненастье?
Что такое гроза?
Гроза представляет собой разновидность осадков, при которых в облаках и под ними появляются электрические разряды – молнии. Ливневые дожди, шквальные ветры, град – все эти явления выступают ее частыми спутниками. Подсчитано, что одновременно в разных уголках земного шара происходит около 1,5 тысяч гроз.
Большинство из них наблюдается над материками, причем максимальное их количество сосредоточено в экваториальных и тропических широтах. На мощность грозы оказывает влияние географическое расположение региона – самые сильные природные явления происходят в горной местности, особенно в Кордильерах и Гималаях.
В какое время года бывают грозы?
Как правило, грозы возникают в теплое время года. Их интенсивность во многом зависит от расположения Солнца – в средних широтах явление наблюдается летом, причем чаще всего после полудня. Основным предвестником грозы выступают кучево-дождевые облака, которые обычно развиваются в дни, характеризующиеся слабым ветром.
От других типов облаков их легко отличить по более темному цвету и характерной форме – они хорошо вытянуты по вертикали и завершаются верхушкой, похожей на наковальню.
Все грозы подразделяются на фронтальные и внутримассовые. В первом случае их появление связано с прохождением холодного или теплого фронта, во втором случае – с местным перегревом атмосферы. Независимо от типа, в среднем гроза длится около 30 минут, хотя если облако растягивается на десятки километров, а его верхушка поднимается выше 15–18 км, то продолжительность явления может достигать многих часов.
Чем гроза отличается от молнии?
Молния – это одно из проявлений грозы. Когда напряжение в электрическом поле грозового облака достигает критического значения, происходит процесс ударной ионизации, во время которой электрические заряды приобретают большую скорость и движутся по направлению к земле.
В итоге в воздухе между земной поверхностью и облаком появляется искра, выделяющая огромное количество энергии. Воздух быстро нагревается и расширяется, создается ударная волна, воспринимаемая наблюдателями в качестве грома.
Чем опасна гроза?
Сопровождающие грозу шквальные ветры способны привести к разрушениям инфраструктуры, уничтожению деревьев, ранениям людей. Иногда во время грозы возникает смерч – сильный вихрь под грозовым облаком, который мчится со скоростью 100 и более метров в секунду и наносит колоссальный ущерб.
Что нельзя делать во время грозы?
При грозе людям рекомендуется соблюдать ряд предосторожностей, позволяющих сохранить жизнь и избежать негативных проявлений ненастья. Нельзя оставлять включенными электрические приборы и прикасаться к металлической сантехнике, поскольку сила молнии достигает от 2 до 300 тысяч ампер.
Нежелательно держать открытыми двери и форточки, а также стоять рядом с открытым окном. Если человек находится на улице, нельзя передвигаться вблизи высоких деревьев и линий электропередач, держать в руках стальные предметы (например, зонтик или удочку) и прикасаться к сооружениям, имеющим металлические элементы.
В случае нахождения в транспорте не рекомендуется продолжать движение, прикасаться к металлическим деталям (поручням в троллейбусах и автобусах) и парковаться рядом с деревьями и электрическими столбами.
Что делать, если гроза застала в лесу?
Оказавшись в лесу во время грозы, следует выйти на открытый участок (опушку) и убрать подальше металлические предметы. Ни в коем случае нельзя становиться под деревьями, а если иного выхода нет, то желательно выбирать низкую растительность или кусты.
Лучше всего сесть на землю или прилечь, что в случае удара молнии позволит минимизировать ее попадание. Еще лучше укрыться от напасти в низменной местности или в яме.
Что рассказать ребенку о грозе и молниях
Занимательная энциклопедия Пумбра: явления природы
Дети лет примерно до 9 черпают знания не так, как мы – взрослые. Мы считаем что-нибудь новым и, соответственно, интересным, когда получаем новую информацию, а дети – когда получают новые впечатления. Поэтому и учить их нужно по-другому.
Как? На этот вопрос отвечают российские педагоги-психологи Виктор Лукша и Тамара Ломбина (да-да, та самая, которая еще и детская писательница). Они придумали свою занимательную энциклопедию, читать которую интересно и совсем не скучно.
Может ли ветер дуть вверх – от земли в небо?
Может. Именно восходящими потоками воздуха (ветрами, дующими вверх) поддерживаются кучево-дождевые облака. У основания таких облаков скорость ветра, дующего вверх, может быть больше 50 узлов (100 км/час). Поэтому они сильно разрастаются по высоте. Их вершины могут подниматься до 12 км и более. Низ кучево-дождевых облаков состоит из капелек воды, верх – где температура меньше ноля градусов – из кристалликов льда. Облака хорошей погоды, похожие на куски ваты, разбросанные по небу, поддерживаются очень слабыми потоками восходящего воздуха. Поэтому они слабо разрастаются по высоте. Время их жизни невелико – 5-40 минут.
Какова толщина молнии?
Молния – это гигантский электрический искровой разряд в атмосфере. Проявляется яркой вспышкой света и сопровождается громом. Молния не бывает короче нескольких сотен метров, обычно ее длина 1-10 километров, а толщина (диаметр) канала, по которому проходит эта гигантская искра всего несколько сантиметров. Температура канала может превышать 25000 градусов.
Почему раскаты грома мы слышим так долго?
Гром – это колебания воздуха под влиянием мгновенного повышения давления в канале на пути молнии. Длительные раскаты грома объясняются тем, что молния имеет очень большую длину, и звук от разных ее участков доходит до нас неодновременно. (Скорость звука в воздухе около 330 метров в секунду).
Зарница – это отдаленная молния, где не видно зубчатого прорыва.
Где каждый день бывает гроза?
Грозы на земле распределены неравномерно. Например, в Арктике гроза бывает раз в несколько лет. В умеренном поясе в каждом отдельном пункте в год бывает несколько десятков дней с грозами. В отдельных районах земли – мировых центрах гроз (Индонезии, Центральной Америке и др.) – число дней в году с грозами может быть больше двухсот. На острове Ява (Индонезия) среднее число грозовых дней в году – 220. Может ли гроза продолжаться в течение 12 часов? Среднее время грозы – около часа, но в тропиках или, например, в горах Кавказа гроза может продолжаться 12-13 часов.
Грозы возникают в мощных кучево-дождевых облаках с вершинами в области температур – 15-20 градусов, то есть на высотах 7-15 километров. Эти облака состоят из смеси капель и ледяных кристаллов. Их пронизывают сильные восходящие и нисходящие потоки воздуха. Скорость ветра достигает десятков метров в секунду (это штормовой ветер). Объем таких облаков составляет несколько сот или даже тысяч кубических километров. Общая масса водяных и ледяных частиц может достигать 100 тонн (и более).
Обыкновенные снежинки – это звезды?
Снежинки – это кристаллы льда, которые образуются в облаках и туманах и выпадают из них.
Снежные кристаллы имеют две основные формы. Они бывают пластинчатые или столбчатые. Пластинчатые – это шестиугольные пластинки и звезды с тремя, шестью и двенадцатью лучами. Столбчатые – это шестигранные столбики и иглы, а также сращенные столбики (ежи). Наблюдаются снежные кристаллы и неправильной формы. Чаще всего встречаются снежинки в виде звезд и ежей. Обыкновенный снег – это крупные снежные кристаллы, выпадающие из облаков, среди которых преобладают звезды.
Почему на разрезе градины видны кольца?
Град – большие замороженные капли, выпадающие при сильных грозах. В таких облаках снег и дождь существуют вместе, рядом. Внутри облака снежинки падают и капли воды замораживаются. Образуются ледяные шарики. При достижении низа облака эти шарики подхватываются мощными восходящими потоками воздуха и поднимаются к вершине грозового облака. У вершины облака ветер дует вверх уже не с такой силой (как у основания) и шарики опять падают вниз. При этом они немного увеличиваются в размерах. Такое движение вверх-вниз (внутри облака) может повторяться несколько раз. Чем больше раз – тем крупнее будут градины. Когда восходящий ветер у основания облака уже не может удержать градины и поднять их вверх, то они выпадают в виде осадков. Если градину разрезать, то можно увидеть кольца (как на срезе дерева). Число этих колец равно числу путешествий градины внутри облака вверх-вниз.
Что такое шаровая молния?
Шаровая молния – редко встречающаяся форма молнии. Она представляет собой светящееся шаровидное тело диаметром 10-20 см. Существует от нескольких секунд до нескольких минут. На территории СНГ в год наблюдается 2-3 тысячи шаровых молний. За свою жизнь шаровую молнию видит один человек из тысячи. Шаровые молнии, которые возникают при ясной погоде, крупнее тех, что возникают во время грозы.
Как возникает шаровая молния?
Иногда шаровая молния возникает рядом с каналом обычной линейной молнии. Однако,
в двух из трех случаев она возникает в грозу из розеток, электрических приборов, радиоприемников, телевизоров, телефонов, батарей отопления и даже гвоздей, вбитых в стену, то есть – из металлических проводников. В девяти из десяти случаев форма такой молнии – шар, иногда – эллипсоид, груша, либо она имеет неправильную форму. Совсем редко – тор (объемное кольцо, наподобие бублика). Обычно шаровая молния движется горизонтально, реже – опускается вниз, совсем редко – поднимается вверх.
Может ли апельсин пролезть в игольное ушко?
Может, если этот апельсин – шаровая молния. Поразительное свойство шаровой молнии – она проникает через щели и узкие отверстия в стене, стекле. Точнее будет сказать – шаровая молния перетекает (переливается) через узкие отверстия и щели.
Зачем зажигают свечи на мачтах кораблей?
Один из путешественников, капитан корабля, так описывает встречу с таинственными огнями на траверсе Балеарских островов: «Вдруг наступила страшная темнота – гром и молния были невиданные. Опасаясь бури, я приказал спустить все паруса. Тогда мы увидели более тридцати огней в виде свечей, зажженных в разных местах мачт. Это были огни святого Эльма. Тот, который находился на флюгере грот-мачты, был более 1,5 футов в высоту (около 45 см). Я послал матроса, чтобы снять его. Влезши наверх, матрос крикнул нам, что огонь шипит, как ракета из сырого пороха. Я велел снять его и принести вниз вместе с флюгером. Но как только матрос снял флюгер, так огонь перескочил на конец мачты, откуда снять его было уже невозможно».
Что такое огни святого Эльма?
Почему огни святого Эльма так называются?
Легенда связывает это явление со святым Эльмом (или Эразмом), покровителем моряков Средиземноморья. Святой Эльм, как рассказывают, умер на море во время сильного шторма. Перед смертью он обещал морякам явиться к ним в том или ином виде, чтобы сообщить, суждено ли им спастись. Вскоре после этого на мачте появилось странное свечение, которое они и восприняли как явление либо самого святого, либо посланного им знака во исполнение своего обещания.
Сколько раз в год облака «падают» на землю?
Вся влага атмосферы (облака, туманы и др.) меняется примерно 37 раз в году. То есть в среднем раз в десять дней вода облаков (и жидкая, и газообразная, и твердая) выпадает на землю.
За какое время Мировой океан «протекает» через живые организмы?
Вода покрывает 71 % поверхности Земли. Основная масса воды Земли сосредоточена в Мировом океане. Примерно за 2 млн лет вся вода Мирового океана проходит через растения и животных – участвует в их обменных процессах.
Какое море самое соленое?
Средняя соленость Мирового океана 3,5 %. В одном литре воды содержится 35 г соли. Самое соленое море на Земле – это Мертвое море. В 1 литре воды этого моря содержится 260 г соли. Утонуть в этом море невозможно. К примеру, соленость нашего Черного моря 1,8 %, Балтийского – 0,7 %.
Урок окружающего мира во 2-м классе по теме «Что такое погода? Правила поведения во время грозы»
Оборудование: медиапроектор, ПК, презентация “Гроза”.
Ход урока
I. Организационный момент.
Мы сюда пришли учиться,
Не лениться, а трудиться,
Работаем старательно,
Слушаем внимательно.
II. Вступительная беседа.
Посмотри, мой милый друг,
Что находится вокруг?
Небо светло-голубое,
Солнце светит золотое,
Ветер листьями играет,
Тучка в небе проплывает.
Поле, речка и трава,
Горы, воздух и листва,
Птицы, звери и леса,
Гром, туманы и роса.
Человек и время года –
Это всё вокруг … (природа)
III. Что такое погода – беседа.
Урок начинается с беседы о том, что видели, наблюдали ребята летом в природе:
У. Какая бывает погода летом?
Д. Летом чаще всего бывает тёплая погода и даже жаркая.
У. Какая летом бывает вода в водоёмах – тёплая или холодная?
Д. Вода в водоёмах тёплая, можно купаться.
У. Какие вы наблюдали дожди? Если вы видели грозу, расскажите о ней.
Д. Летние дожди непродолжительные, иногда бывают грозы.
У. Сегодня мы с вами поговорим о погоде и о том как себя вести в той или иной ситуации.
Отвечая на вопросы и рассматривая иллюстрации ребята обращают внимание на ветер, солнце, небо, осадки. Действительно, погода включает в себя и температуру воздуха, и осадки, и ветер, и облачность.
У. Ребята, на с. 21 выберите слова, которыми можно охарактеризовать погоду.
Д. Температура воздуха, облачность, осадки, ветер.
У. Вспомните, что вы уже знаете о дожде, ветре? Какими бывают дожди? Ветра?
У. А теперь прочитаем вывод по учебнику.
Д. Погода – это сочетание температуры воздуха, облачности, осадков, ветра.
У. А что такое облачность?
Д. Когда нет облаков, небо чистое, солнечное, погоду называют ясной. Облачность – скопление облаков. Когда небо частично закрыто облаками, говорят «облачно». А вот когда всё небо затянуто облаками и его совсем не видно, то говорят «пасмурно».
У. Что такое осадки? Какими они бывают?
Д. Осадки обычно бывают в виде дождя или снега.
У. Погода может быть холодной или жаркой, сухой или дождливой, ветреной или спокойной. Погода находится в процессе постоянных изменений час от часу, день ото дня, месяц от месяца, год от года. Есть люди, которые изучают погоду и предсказывают, какой она будет. Их называют метеорологи.
IV. Физкультминутка.
Стали мы учениками,
Соблюдаем режим сами:
Утром мы, когда проснулись,
Улыбнулись, потянулись.
Для здоровья, настроенья
Делаем мы упражненья:
Руки вверх и руки вниз,
На носочки поднялись.
То присели, то нагнулись
И опять же улыбнулись.
А потом мы умывались,
Аккуратно одевались.
Завтракали не торопясь,
В школу, к знаниям, стремясь.
V. Правила поведения во время грозы.
У. Изменения температуры, облачность, дождь, снегопад, ветер – это основные явления погоды. Есть и другие, например: гроза, метель. Сейчас мы поговорим о грозе и правилах поведения при грозе.
“У природы нет плохой погоды” –
поётся в песне.
Но не всякая погода хороша.
Многие явления опасны для
здоровья и жизни человека.
Что притягивает молнию?
Правила поведения во время грозы.
Правила в виде памяток раздаются детям. Во время просмотра слайдов идёт обсуждение текстов.
VI. Итог урока.
Что нового узнали на уроке?
Что такое погода?
Чем опасна гроза?
VII. Домашнее задание.
Прочитать в учебнике текст «Что такое погода?» (с. 20-21); ознакомиться с памяткой «Правила поведения во время грозы».
Гроза
Гроза́ — атмосферное явление, при котором внутри облаков или между облаком и земной поверхностью возникают электрические разряды — молнии, сопровождаемые громом. Как правило, гроза образуется в мощных кучево-дождевых облаках и связана с ливневым дождём, градом и шквальным усилением ветра.
Содержание
География гроз
Одновременно на Земле действует около полутора тысяч гроз, средняя интенсивность разрядов оценивается как 46 молний в секунду. По поверхности планеты грозы распределяются неравномерно. Над океаном гроз наблюдается приблизительно в десять раз меньше, чем над континентами. В тропической и субтропической зоне (от 30° северной широты до 30° южной широты) сосредоточено около 78 % всех молниевых разрядов. Максимум грозовой активности приходится на Центральную Африку. В полярных районах Арктики и Антарктики и над полюсами гроз практически не бывает. Интенсивность гроз следует за солнцем: максимум гроз приходится на лето (в средних широтах) и дневные послеполуденные часы. Минимум зарегистрированных гроз приходится на время перед восходом солнца. На грозы влияют также географические особенности местности: сильные грозовые центры находятся в горных районах Гималаев и Кордильер [1].
Стадии развития грозового облака
Необходимыми условиями для возникновения грозового облака является наличие условий для развития конвекции или иного механизма, создающего восходящие потоки, запаса влаги, достаточного для образования осадков, и наличия структуры, в которой часть облачных частиц находится в жидком состоянии, а часть — в ледяном. Конвекция, приводящая к развитию гроз, возникает в следующих случаях:
Все грозовые облака, независимо от их типа, последовательно проходят стадии кучевого облака, стадию зрелого грозового облака и стадию распада.
Классификация грозовых облаков
Одно время грозы классифицировались в соответствии с тем, где они наблюдались, — например, локальные, фронтальные или орографические. В настоящее время более принято классифицировать грозы в соответствии с характеристиками самих гроз и эти характеристики в основном зависят от метеорологического окружения, в котором развивается гроза.
Основным необходимым условием для образования грозовых облаков является состояние неустойчивости атмосферы, формирующее восходящие потоки. В зависимости от величины и мощности таких потоков формируются грозовые облака различных типов.
Одноячейковое облако
Многоячейковые кластерные грозы
Это наиболее распространённый тип гроз, связанный с мезомасштабными (имеющими масштаб от 10 до 1000 км) возмущениями. Многоячейковый кластер состоит из группы грозовых ячеек, двигающихся как единое целое, хотя каждая ячейка в кластере находится на разных стадиях развития грозового облака. Грозовые ячейки, находящиеся в стадии зрелости, обычно располагаются в центральной части кластера, а распадающиеся ячейки с подветренной стороны кластера. Они имеют поперечные размеры 20—40 км, их вершины нередко поднимаются до тропопаузы и проникают в стратосферу. Многоячейковые кластерные грозы могут давать град, ливневые дожди и относительно слабые шквальные порывы ветра. Каждая отдельная ячейка в многоячейковом кластере находится в зрелом состоянии около 20 минут; сам многоячейковый кластер может существовать в течение нескольких часов. Данный тип грозы обычно более интенсивен, чем одноячейковая гроза, но много слабее суперячейковой грозы.
Многоячейковые линейные грозы (линии шквалов)
Многоячейковые линейные грозы представляют собой линию гроз с продолжительным, хорошо развитым фронтом порывов ветра на передней линии фронта. Линия шквалов может быть сплошной или содержать бреши. Приближающаяся многоячейковая линия выглядит как тёмная стена облаков, обычно покрывающая горизонт с западной стороны (в северном полушарии). Большое число близко расположенных восходящих/нисходящих потоков воздуха позволяет квалифицировать данный комплекс гроз как многоячеечный, хотя его грозовая структура резко отличается от многоячейковой кластерной грозы. Линии шквалов могут давать крупный град и интенсивные ливни, но больше они известны как системы, создающие сильные нисходящие потоки. Линия шквалов близка по свойствам к холодному фронту, но является локальным результатом грозовой деятельности. Часто линия шквалов возникает впереди холодного фронта. На радарных снимках эта система напоминает изогнутый лук (bow echo). Данное явление характерно для Северной Америки, на территории Европы и Европейской территории России наблюдается реже.
Суперъячейковые грозы
Суперъячейка — наиболее высокоорганизованное грозовое облако. Суперъячейковые облака относительно редки, но представляют наибольшую угрозу для здоровья и жизни человека и его имущества. Суперъячейковое облако схоже с одноячейковым тем, что оба имеют одну зону восходящего потока. Различие состоит в том, что размер ячейки огромен: диаметр порядка 50 км, высота 10-15 км (нередко верхняя граница проникает в стратосферу) с единой полукруглой наковальней. Скорость восходящего потока в суперъячейковом облаке значительно выше, чем в других типах грозовых облаков: до 40 — 60 м/с. Основной особенностью, отличающей суперъячейковое облако от облаков других типов, является наличие вращения. Вращающийся восходящий поток в суперъячейковом облаке (в радарной терминологии называемый мезоциклоном), создаёт экстремальные по силе погодные явления, такие как гигантский град (более 5 см в диаметре), шквальный ветер до 40 м/с и сильные разрушительные смерчи. Окружающие условия являются основным фактором в образовании суперъячейкового облака. Необходима очень сильная конвективная неустойчивость воздуха. Температура воздуха у земли (до грозы) должна быть +27…+30 и выше, но главным необходимым условием является ветер переменного направления, вызывающий вращение. Такие условия достигаются при сдвиге ветра в средней тропосфере. Осадки, образующиеся в восходящем потоке, переносятся по верхнему уровню облака сильным потоком в зону нисходящего потока. Таким образом, зоны восходящего и нисходящего потоков оказываются разделёнными в пространстве, что обеспечивает жизнь облака в течение длительного периода времени. Обычно на передней кромке суперъячейкового облака наблюдается слабый дождь. Ливневые осадки выпадают вблизи зоны восходящего потока, а наиболее сильные осадки и крупный град выпадают к северо-востоку от зоны основного восходящего потока. Наиболее опасные условия наблюдаются неподалёку от зоны основного восходящего потока (обычно смещённые к задней части грозы).
Физические характеристики грозовых облаков
Самолётные и радарные исследования показывают, что единичная грозовая ячейка обычно достигает высоты порядка 8—10 км и живёт порядка 30 минут. Изолированная гроза обычно состоит из нескольких ячеек, находящихся в различных стадиях развития, и длится порядка часа. Крупные грозы могут достигать в диаметре десятков километров, их вершина может достигать высоты свыше 18 км, и они могут длиться много часов.
Восходящие и нисходящие потоки
Восходящие и нисходящие потоки в изолированных грозах обычно имеют диаметр от 0.5 до 2.5 км и высоту от 3 до 8 км. Иногда диаметр восходящего потока может достигать 4 км. Вблизи поверхности земли потоки обычно увеличиваются в диаметре, а скорость в них падает по сравнению с выше расположенными потоками. Характерная скорость восходящего потока лежит в диапазоне от 5 до 10 м/с, и доходит до 20 м/с в верхней части крупных гроз. Исследовательские самолёты, пролетающие сквозь грозовое облако на высоте 10 000 м, регистрируют скорость восходящих потоков свыше 30 м/с. Наиболее сильные восходящие потоки наблюдаются в организованных грозах.
Шквалы
В некоторых грозах возникают интенсивные нисходящие воздушные потоки, создающие на поверхности земли ветер разрушительной силы. В зависимости от размера такие нисходящие потоки называются шквалами или микрошквалами. Шквал диаметром более 4 км может создавать ветер до 60 м/с. Микрошквалы имеют меньшие размеры, но создают ветер скоростью до 75 м/с. Если порождающая шквал гроза образуется из достаточно тёплого и влажного воздуха, то микрошквал будет сопровождаться интенсивным ливневым дождём. Однако, если гроза формируется из сухого воздуха, осадки во время выпадения могут испариться (испаряющиеся в воздухе полосы осадков или virga) и микрошквал будет сухим. Нисходящие воздушные потоки являются серьёзной опасностью для самолётов, особенно во время взлёта или посадки, так как они создают вблизи земли ветер с сильными внезапными изменениями скорости и направления.
Вертикальное развитие
В общем случае, активное конвективное облако будет подниматься до тех пор, пока оно не утратит плавучесть. Потеря плавучести связана с нагрузкой, создаваемой образовавшимися в облачной среде осадками, или смешением с окружающим сухим холодным воздухом, или комбинацией этих двух процессов. Рост облака также может быть остановлен слоем блокирующей инверсии, то есть слоем, где температура воздуха растёт с высотой. Обычно грозовые облака достигают высоты порядка 10 км, но иногда достигают высот более 20 км. Когда влагосодержание и нестабильность атмосферы высоки, то при благоприятном ветре облако может вырасти до тропопаузы, слоя, отделяющего тропосферу от стратосферы. Тропопауза характеризуется температурой, остающейся приблизительно постоянной с ростом высоты и известной как область высокой стабильности. Как только восходящий поток начинает приближаться к стратосфере, то довольно скоро воздух в вершине облака становится холоднее и тяжелее окружающего воздуха и рост вершины останавливается. Высота тропопаузы зависит от широты местности и от сезона года. Она варьируется от 8 км в полярных регионах до 18 км и выше вблизи экватора.
Когда кучевое конвективное облако достигает блокирующего слоя инверсии тропопаузы, оно начинает растекаться в стороны и образует характерную для грозовых облаков «наковальню». Ветер, дующий на высоте наковальни, обычно сносит облачный материал по направлению ветра.
Турбулентность
Самолёт, пролетающий сквозь грозовое облако (залетать в кучеводождевые облака запрещается), обычно попадает в болтанку, бросающую самолёт вверх, вниз и в стороны под действием турбулентных потоков облака. Атмосферная турбулентность создаёт ощущение дискомфорта для экипажа самолёта и пассажиров и вызывает нежелательные нагрузки на самолёт. Турбулентность измеряется разными единицами, но чаще её определяют в единицах g — ускорения свободного падения (1g = 9,8 м/с 2 ). Шквал в один g создаёт опасную для самолётов турбулентность. В верхней части интенсивных гроз зарегистрированы вертикальные ускорения до трёх g.
Движение гроз
Скорость и движение грозового облака зависит от направления земли, прежде всего, взаимодействием восходящего и нисходящего потоков облака с несущими воздушными потоками в средних слоях атмосферы, в которых развивается гроза. Скорость перемещения изолированной грозы обычно порядка 20 км/час, но некоторые грозы двигаются гораздо быстрее. В экстремальных ситуациях грозовое облако может двигаться со скоростями 65 — 80 км/час — во время прохождения активных холодных фронтов. В большинстве гроз по мере рассеивания старых грозовых ячеек последовательно возникают новые грозовые ячейки. При слабом ветре отдельная ячейка за время своей жизни может пройти совсем небольшой путь, меньше двух километров; однако в более крупных грозах новые ячейки запускаются нисходящим потоком, вытекающим из зрелой ячейки, что создаёт впечатление быстрого движения, не всегда совпадающего с направлением ветра. В больших многоячейковых грозах существует закономерность, когда новая ячейка формируется справа по направлению несущего воздушного потока в северном полушарии и слева от направления несущего потока в Южном полушарии.
Энергия
Энергия, которая приводит в действие грозу, заключена в скрытой теплоте, высвобождающейся, когда водяной пар конденсируется и образует облачные капли. На каждый грамм конденсирующейся в атмосфере воды высвобождается приблизительно 600 калорий тепла. Когда водяные капли замерзают в верхней части облака, дополнительно высвобождается ещё около 80 калорий на грамм. Высвобождающаяся скрытая тепловая энергия частично преобразуется в кинетическую энергию восходящего потока. Грубая оценка общей энергии грозы может быть сделана на основе общего количества воды, выпавшей в виде осадков из облака. Типичной является энергия порядка 100 миллионов киловатт-часов, что по приблизительной оценке эквивалентно ядерному заряду в 20 килотонн (правда, эта энергия выделяется в гораздо большем объёме пространства и за гораздо большее время). Большие многоячейковые грозы могут обладать энергией и в 10 и в 100 раз большей.
Погодные явления под грозами
Нисходящие потоки и шквальные фронты
Нисходящие потоки в грозах возникают на высотах, где температура воздуха ниже, чем температура в окружающем пространстве и этот поток становится ещё холоднее, когда в нем начинают таять ледяные частицы осадков и испарятся облачные капли. Воздух в нисходящем потоке не только более плотный, чем окружающий воздух, но он несёт ещё и горизонтальный момент количества движения, отличающийся от окружающего воздуха. Если нисходящий поток возникает, например, на высоте 10 км, то он достигнет поверхности земли с горизонтальной скоростью заметно большей, чем скорость ветра у земли. У земли этот воздух выносится вперёд перед грозой со скоростью большей, чем скорость движения всего облака. Именно поэтому наблюдатель на земле ощутит приближение грозы по потоку холодного воздуха ещё до того как грозовое облако окажется у него над головой. Распространяющийся по земле нисходящий поток образует зону глубиной от 500 метров до 2 км с отчётливым различием между холодным воздухом потока и тёплым влажным воздухом, из которого формируется гроза. Прохождение такого шквального фронта легко определяется по усилению ветра и внезапному падению температуры. За пять минут температура воздуха может понизиться на 5 °C или больше. Шквал образует характерный шквальный ворот с горизонтальной осью, резким падением температуры и изменением направления ветра.
В экстремальных случаях фронт шквала, созданный нисходящим потоком, может достичь скорости, превышающей 50 м/с, и приносит разрушения домам и посевам. Более часто сильные шквалы возникают, когда организованная линия гроз развивается в условиях сильного ветра на средних высотах. При этом люди могут подумать, что эти разрушения вызваны смерчем. Если нет свидетелей, видевших характерное воронкообразное облако смерча, то причину разрушения можно определить по характеру разрушений, вызванных ветром. В смерчах разрушения имеют круговую картину, а грозовой шквал, вызванный нисходящим потоком, несёт разрушения преимущественно в одном направлении. Следом за холодным воздухом обычно начинается дождь. В некоторых случаях дождевые капли полностью испаряются во время падения, что приводит к сухой грозе. В противоположной ситуации, характерной для сильных многоячейковых и суперячейковых гроз, идёт проливной дождь с градом, вызывающий внезапные наводнения.
Смерчи
Смерч — это сильный маломасштабный вихрь под грозовыми облаками с приблизительно вертикальной, но часто изогнутой осью. От периферии к центру смерча наблюдается перепад давления в 100—200 гПа. Скорость ветра в смерчах может превышать 100 м/с, теоретически может доходить до скорости звука. В России смерчи возникают сравнительно редко, но приносят колоссальный ущерб. Наибольшая повторяемость смерчей приходится на юг европейской части России.
Ливни
В небольших грозах пятиминутный пик интенсивных осадков может превосходить 120 мм/час, но весь остальной дождь имеет на порядок меньшую интенсивность. Средняя гроза даёт порядка 2,000 кубометров осадков, но крупная гроза может дать в десять раз больше. Большие организованные грозы, связанные с мезомасштабными конвективными системами, могут создать от 10 до 1000 миллионов кубометров осадков.
Электрическая структура грозового облака
Распределение и движение электрических зарядов внутри и вокруг грозового облака является сложным непрерывно меняющимся процессом. Тем не менее, можно представить обобщённую картину распределения электрических зарядов на стадии зрелости облака. Доминирует положительная дипольная структура, в которой положительный заряд находится в верхней части облака, а отрицательный заряд находится под ним внутри облака. В основании облака и под ним наблюдается нижний положительный заряд. Атмосферные ионы, двигаясь под действием электрического поля, формируют на границах облака экранирующие слои, маскирующие электрическую структуру облака от внешнего наблюдателя. Измерения показывают, что в различных географических условиях основной отрицательный заряд грозового облака расположен на высотах с температурой окружающего воздуха от −5 до −17 °C. Чем больше скорость восходящего потока в облаке, тем на большей высоте находится центр отрицательного заряда. Плотность объёмного заряда лежит в диапазоне 1-10 Кл/км³. Существует заметная доля гроз с инверсной структурой зарядов: — отрицательным зарядом в верхней части облака и положительным зарядом во внутренней части облака, а также со сложной структурой с четырьмя и более зонами объёмных зарядов разной полярности.
Механизм электризации
Для объяснения формирования электрической структуры грозового облака предлагалось много механизмов, и до сих пор эта область науки является областью активных исследований. Основная гипотеза основана на том, что если более крупные и тяжёлые облачные частицы заряжаются преимущественно отрицательно, а более лёгкие мелкие частицы несут положительный заряд, то пространственное разделение объёмных зарядов возникает за счёт того, что крупные частицы падают с большей скоростью, чем мелкие облачные компоненты. Этот механизм, в целом, согласуется с лабораторными экспериментами, которые показывают сильную передачу заряда при взаимодействии частиц ледяной крупы (крупа — пористые частицы из замёрзших водяных капелек) или града с ледяными кристаллами в присутствии переохлаждённых водяных капель. Знак и величина передаваемого при контактах заряда зависят от температуры окружающего воздуха и водности облака, но также и от размеров ледяных кристаллов, скорости столкновения и других факторов. Возможно также действие и других механизмов электризации. Когда величина накопившегося в облаке объёмного электрического заряда становится достаточно большой, между областями, заряженными противоположным знаком, происходит молниевый разряд. Разряд может произойти также между облаком и землёй, облаком и нейтральной атмосферой, облаком и ионосферой. В типичной грозе от двух третей до 100 процентов разрядов приходятся на внутриоблачные разряды, межоблачные разряды или разряды облако — воздух. Оставшаяся часть — это разряды облако-земля. В последние годы стало понятно, что молния может быть искусственно инициирована в облаке, которое в обычных условиях не переходит в грозовую стадию. В облаках, имеющих зоны электризации и создающих электрические поля, молнии могут быть инициированы горами, высотными сооружениями, самолётами или ракетами оказавшимися в зоне сильных электрических полей.