Как устроена гроза
Во вторник 12 июля Петербург пересёк холодный фронт. Утром было ясно, но примерно к 13 часам на западе появилась тёмная стена облаков. Буквально за 15-20 минут на город вылилось 25 миллиметров осадков, что составляет треть месячной нормы. Верхняя граница облаков поднялась на 13 км, что вполне характерно для тропического ливня. Температура за 10 минут упала с +29 до +19. Потом была ещё одна гроза, уже не такая сильная. Ещё пару часов небо было затянуто низкими облаками, но потом на западе появилась светлая полоса, и вскоре небо полностью прояснилось.
Я никогда не могу равнодушно наблюдать за столь величественными явлениями природы. Я чувствую себя её частью, и у меня на душе после дождя тоже становится легко и свободно, как будто она умеет избавляться от напряжения точно так же, как это делает атмосфера.
Что же на самом деле происходит в атмосфере в грозу? Откуда берутся эти страшные облака, ветер и дождь, если до этого много дней было ясно? Я хочу немного прояснить эти вопросы, стараясь объяснять на "бытовом" уровне, без усложнений и непонятных терминов.
Самые сильные грозы случаются летом во второй половине дня при прохождении холодного атмосферного фронта. Мы рассмотрим эту ситуацию, хотя бывают и другие, но для начала следует пояснить, что такое атмосферный фронт.
Всем известно, что воздух на планете Земля нагрет неравномерно. Экваториальная область нагревается сильнее, чем полярная, так как солнечные лучи там направлены под большим углом к поверхности. Океаны летом холоднее суши, из-за большой теплоёмкости воды. Таким образом, над разными районами Земли формируется воздух с разной температурой. Где-то проходит граница между воздушными массами с разной температурой, которая и называется атмосферным фронтом.
Погода в зоне фронта может быть очень разной. Если фронт проходит по области высокого давления - антициклону - то он может проявляться только лёгкими перистыми облаками или быть вообще незаметен. В таком случае метеорологи говорят, что фронт "размывается". Антициклон способствует тому, что воздушные массы движутся в разные стороны друг от друга. Кроме того, воздух в нём обычно сухой. Совсем другое дело, если фронт проходит в районе циклона. Циркуляция воздуха в циклоне устроена так, что фронты не размываются, а, наоборот, обостряются. Циклон сталкивает воздушные массы, одна из них "наползает" на другую, и вот тут-то и начинаются всякие чудеса.
В зависимости от того, какой воздух наступает, фронт может быть "тёплым" или "холодным". Как ни странно, бывают и другие типы фронтов, но тут мы их рассматривать не будем. В зоне холодного фронта воздух движется примерно вот так:
В Питере летом холодные фронты чаще всего приходят с запада, потому что там находится прохладный Атлантический океан, а на востоке - перегретый континент. На рисунке мы смотрим на такой фронт как бы стоя на земле лицом на север. Запад на картинке слева, восток - справа. До самой правой части картинки фронт ещё не дошёл. Там светит солнце, и воздух интенсивно прогревается. От нагретой земли он поднимается вверх. Такой процесс называется конвекцией. Но внимательный наблюдатель в правой части картинки уже может разглядеть в небе перистые облака, которые являются первыми признаками надвигающегося фронта. Перистые облака свидетельствуют о том, что в верхние слои атмосферы, туда, где наиболее сильные ветра и нет трения с земной поверхностью, уже проник холодный воздух. Наблюдатель в правой части картинки может заметить, что облаков становится всё больше, и при этом становится жарко и душно.
В какой-то момент вдалеке становятся слышны первые раскаты грома. Можно уже увидеть такие облака, как на моём юзерпике - дождево-кучевые. Мне кажется, что это самые красивые облака, которые бывают в природе. Когда-нибудь я сниму процесс их роста. Если просмотреть его ускоренно, то можно увидеть, как белые хлопья, клубясь, быстро поднимаются вверх. Это тёплый воздух, подталкиваемый конвекцией и восходящими движениями в зоне фронта, поднимается всё выше и, сталкиваясь там с холодным воздухом, конденсирует водяной пар. Ведь по физическим законам в тёплом воздухе может содержаться больше водяного пара. Излишки образуют облака, которые растут, как на дрожжах.
В какой-то момент облака становятся настолько мощными, что вокруг белой шапки образуется "наковальня". Это значит, что тёплый воздух уже поднялся до максимально возможной высоты и начал "растекаться" в сторону. Наличие наковальни у кучево-дождевого облака свидетельствует о его "зрелости". Увидев такое облако, можно практически на 100% быть уверенным, что оно уже начало проливаться дождём.
Наблюдатель, находящийся недалеко от той точки, где граница фронта соприкасается с землей, почувствует резкий порыв ветра. Именно в этот момент и ломаются деревья и падают рекламные щиты. Ветер свидетельствует о том, что холодный воздух уже добрался до земли. Обычно дождь начинается через пару минут после этого момента.
То, что фронт - это наклонная поверхность, хорошо видно на этой фотографии:
( отсюда)
Чем больше разница температур между тёплым и холодным воздухом, тем активнее проявляется фронт. В последние годы климат стал в целом теплее, и перепады температуры в зоне фронтов стали больше. Поэтому грозы стали сильнее, и, кроме того, чаще стали сопровождаться градом, смерчами и ураганным ветром.
Потоки воды, льющиеся с неба, быстро охлаждают приземный слой воздуха, и атмосфера приходит в устойчивое состояние. После грозы обычно наступает прояснение: ветер стихает, небо очищается от облаков, и остаётся лишь надеть резиновые сапоги и идти подсчитывать убытки :)
Ну что ж, я ухожу в отпуск, и 2 недели здесь появляться не буду. За это время я обдумаю, как буду вести этот журнал дальше. Некоторые идеи уже есть. Всем хорошего отдыха и/или работы :)
Я никогда не могу равнодушно наблюдать за столь величественными явлениями природы. Я чувствую себя её частью, и у меня на душе после дождя тоже становится легко и свободно, как будто она умеет избавляться от напряжения точно так же, как это делает атмосфера.
Что же на самом деле происходит в атмосфере в грозу? Откуда берутся эти страшные облака, ветер и дождь, если до этого много дней было ясно? Я хочу немного прояснить эти вопросы, стараясь объяснять на "бытовом" уровне, без усложнений и непонятных терминов.
Самые сильные грозы случаются летом во второй половине дня при прохождении холодного атмосферного фронта. Мы рассмотрим эту ситуацию, хотя бывают и другие, но для начала следует пояснить, что такое атмосферный фронт.
Всем известно, что воздух на планете Земля нагрет неравномерно. Экваториальная область нагревается сильнее, чем полярная, так как солнечные лучи там направлены под большим углом к поверхности. Океаны летом холоднее суши, из-за большой теплоёмкости воды. Таким образом, над разными районами Земли формируется воздух с разной температурой. Где-то проходит граница между воздушными массами с разной температурой, которая и называется атмосферным фронтом.
Погода в зоне фронта может быть очень разной. Если фронт проходит по области высокого давления - антициклону - то он может проявляться только лёгкими перистыми облаками или быть вообще незаметен. В таком случае метеорологи говорят, что фронт "размывается". Антициклон способствует тому, что воздушные массы движутся в разные стороны друг от друга. Кроме того, воздух в нём обычно сухой. Совсем другое дело, если фронт проходит в районе циклона. Циркуляция воздуха в циклоне устроена так, что фронты не размываются, а, наоборот, обостряются. Циклон сталкивает воздушные массы, одна из них "наползает" на другую, и вот тут-то и начинаются всякие чудеса.
В зависимости от того, какой воздух наступает, фронт может быть "тёплым" или "холодным". Как ни странно, бывают и другие типы фронтов, но тут мы их рассматривать не будем. В зоне холодного фронта воздух движется примерно вот так:
В Питере летом холодные фронты чаще всего приходят с запада, потому что там находится прохладный Атлантический океан, а на востоке - перегретый континент. На рисунке мы смотрим на такой фронт как бы стоя на земле лицом на север. Запад на картинке слева, восток - справа. До самой правой части картинки фронт ещё не дошёл. Там светит солнце, и воздух интенсивно прогревается. От нагретой земли он поднимается вверх. Такой процесс называется конвекцией. Но внимательный наблюдатель в правой части картинки уже может разглядеть в небе перистые облака, которые являются первыми признаками надвигающегося фронта. Перистые облака свидетельствуют о том, что в верхние слои атмосферы, туда, где наиболее сильные ветра и нет трения с земной поверхностью, уже проник холодный воздух. Наблюдатель в правой части картинки может заметить, что облаков становится всё больше, и при этом становится жарко и душно.
В какой-то момент вдалеке становятся слышны первые раскаты грома. Можно уже увидеть такие облака, как на моём юзерпике - дождево-кучевые. Мне кажется, что это самые красивые облака, которые бывают в природе. Когда-нибудь я сниму процесс их роста. Если просмотреть его ускоренно, то можно увидеть, как белые хлопья, клубясь, быстро поднимаются вверх. Это тёплый воздух, подталкиваемый конвекцией и восходящими движениями в зоне фронта, поднимается всё выше и, сталкиваясь там с холодным воздухом, конденсирует водяной пар. Ведь по физическим законам в тёплом воздухе может содержаться больше водяного пара. Излишки образуют облака, которые растут, как на дрожжах.
В какой-то момент облака становятся настолько мощными, что вокруг белой шапки образуется "наковальня". Это значит, что тёплый воздух уже поднялся до максимально возможной высоты и начал "растекаться" в сторону. Наличие наковальни у кучево-дождевого облака свидетельствует о его "зрелости". Увидев такое облако, можно практически на 100% быть уверенным, что оно уже начало проливаться дождём.
Наблюдатель, находящийся недалеко от той точки, где граница фронта соприкасается с землей, почувствует резкий порыв ветра. Именно в этот момент и ломаются деревья и падают рекламные щиты. Ветер свидетельствует о том, что холодный воздух уже добрался до земли. Обычно дождь начинается через пару минут после этого момента.
То, что фронт - это наклонная поверхность, хорошо видно на этой фотографии:
( отсюда)
Чем больше разница температур между тёплым и холодным воздухом, тем активнее проявляется фронт. В последние годы климат стал в целом теплее, и перепады температуры в зоне фронтов стали больше. Поэтому грозы стали сильнее, и, кроме того, чаще стали сопровождаться градом, смерчами и ураганным ветром.
Потоки воды, льющиеся с неба, быстро охлаждают приземный слой воздуха, и атмосфера приходит в устойчивое состояние. После грозы обычно наступает прояснение: ветер стихает, небо очищается от облаков, и остаётся лишь надеть резиновые сапоги и идти подсчитывать убытки :)
Ну что ж, я ухожу в отпуск, и 2 недели здесь появляться не буду. За это время я обдумаю, как буду вести этот журнал дальше. Некоторые идеи уже есть. Всем хорошего отдыха и/или работы :)