Ещё в Средневековье люди заметили, что после громкого звука дождь с градом или вовсе не выпадает, или на землю падают градины намного меньших размеров, чем обычно. Не зная, почему и как образуется град, во избежание несчастья, чтобы спасти посевы, при малейшем подозрении на вероятность возникновения огромных ледяных шариков, они звонили в колокола, а если была возможность – даже стреляли из пушек.
Градом называют одну из разновидностей ливневых осадков, которые образуются в больших кучево-дождевых облаках пепельного или темно-серого цвета с белыми рваными верхушками. После этого он выпадает на землю в виде небольших шарообразных или неправильной формы частиц из непрозрачного льда.
Размер таких льдинок вполне может колебаться от несколько миллиметров до несколько сантиметров (например, размер самых крупных горошин, которые были зафиксированы учёными, составлял 130 мм, при этом вес их оказался около 1 кг).
Осадки эти довольно опасны: исследования показали, что ежегодно от града погибает около 1% растительности на Земле, а ущерб, который наносят они экономике разных стран мира, составляет около 1 млрд. дол. Они доставляют также неприятности жителям региона, где град прошёл: крупных размеров градины вполне способны погубить не только урожай, но и пробить крышу машины, кровлю домов, в некоторых случаях – даже убить человека.
Как он образуется?
Выпадают осадки такого типа в основном в жаркую погоду, днем, и сопровождается молниями, громом, ливнями, также тесно связаны со смерчем и торнадо. Это явление можно наблюдать или перед дождём или вовремя, но почти никогда – после. Несмотря на то, что такая погода длится относительно недолго (в среднем около 5-10 минут), слой выпавших на землю осадков иногда может составлять несколько сантиметров.
Каждое облако, которое несёт с собой летний град, состоит из нескольких туч: нижняя расположена невысоко над поверхностью земли (при этом иногда может вытягиваться в виде воронки), верхняя находится на высоте, значительно превышающей пять километров.
Когда на дворе стоит жаркая погода, воздух нагревается чрезвычайно сильно и вместе с содержащимся в нём водяным паром, поднимается, постепенно охлаждаясь. На огромной высоте пар конденсируется и образовывает облако, которое содержит капли воды, которые вполне могут пролиться на земную поверхность в виде дождя.
Из-за неимоверной жары восходящий поток может быть настолько силён, что способен занести пар на высоту от 2,4 км, где температурные показатели намного ниже нуля, вследствие чего водяные капли переохлаждаются, а если поднимаются выше (на высоте 5 км) начинают образовывать градины (при этом на формирование одной такой льдинки уходит обычно около миллиона мельчайших переохлажденных капель).
Чтобы произошло образование града, необходимо, чтобы скорость воздушных потоков превышала 10 м/с, а температура воздуха была не ниже -20°, -25°С.
Вместе с водяными каплями в воздух поднимаются мельчайшие частицы песка, соли, бактерии и т.п., на которые налипает замерзший пар, и служит причиной происхождения града. Сформировавшись, ледяной шарик вполне способен несколько раз подняться на восходящем потоке к верхним слоям атмосферы и снова упасть в облако.
Если ледяную гранулу разрезать, можно увидеть, что она состоит из слоёв прозрачного льда, чередующихся с полупрозрачными слоями, напоминая, таким образом, луковицу. Чтобы определить, сколько именно раз она поднялась и опустилась в середине кучево-дождевого облака, нужно всего-навсего подсчитать число колец;
Чем дольше такая градина летает по воздуху, тем большей становится, собирая по дороге не только капельки воды, но в некоторых случаях даже снежинки. Таким образом, вполне может образоваться градина диаметром около 10 см в и весом почти в полкилограмма.
Чем выше скорость воздушных потоков, тем дольше летает по облаку ледяной шарик и тем больше он становится.
Летает градина по облаку до тех пор, пока воздушные потоки способны её удерживать. После того как льдинка набирает определённый вес, она начинает падать. Например, если скорость восходящего потока в облаке составляет около 40 км/ч, долгое время градины он удерживать не в состоянии – и они довольно быстро падают вниз.
Ответ на вопрос, почему образованные в небольшом кучево-дождевом облаке ледяные шарики далеко не всегда достигают земной поверхности, прост: если они падают с относительно небольшой высоты, то успевают растаять, вследствие чего на землю обрушиваются ливни. Чем толще туча, тем большая вероятность того, что выпадут ледяные осадки. Поэтому, если толщина облака составляет:
- 12 км – вероятность возникновения этого вида осадков равна 50%;
- 14 км – шансы на появление града – 75%;
- 18 км – сильный град выпадет однозначно.
Где чаще всего можно увидеть ледяные осадки
Такую погоду можно увидеть далеко не везде. Например, в тропических странах и полярных широтах это довольно редкое явление, причём выпадают ледяные осадки в основном или в горах, или на высоких плоскогорьях. Здесь есть низменности, где за градом можно наблюдать довольно часто. Например, в Сенегале он не только часто выпадает, но и нередко слой ледяных осадков составляет несколько сантиметров.
Довольно сильно страдают от этого природного явления регионы Северной Индии (особенно во время летних муссонов), где, согласно статистике, каждая четвертая градина больше 2,5 см.
Самый крупный град был зафиксирован здесь учёными в конце XIX века: ледяные горошины были настолько огромны, что до смерти забили 250 человек.
Чаще всего град выпадает в умеренных широтах – почему так получается, во многом зависит от моря. При этом, если над водными просторами он встречается намного реже (над земной поверхностью восходящие потоки воздуха бывают чаще, чем над морем), то уже недалеко от берега град с дождём выпадает намного чаще, чем вдали от него.
В отличие от тропических, в умеренных широтах ледяных осадков на низменностях бывает намного больше, чем в горной местности, при чем на более неровной земной поверхности их можно увидеть чаще.
Если град всё же выпадает в горных или предгорных районах, он оказывается опасным, а сами градины чрезвычайно крупного размера. Почему так? Это происходит прежде всего потому, что в жаркую погоду рельеф здесь неравномерно прогревается, возникают очень мощные восходящие потоки, поднимающие пар на высоту до 10 км (именно там температура воздуха может достигать -40 градусов и является причиной возникновения самого крупного града, летящего на землю со скоростью 160 км/ч и несущего с собой беду).
Что делать, если оказался под крупными осадками
Если в то время как испортилась погода и выпал град, вы находитесь в машине, то нужно остановить машину возле обочины, но не съезжая с дороги, так как землю может банально размыть, и вы не выберетесь. Если есть возможность, желательно спрятать её под мостом, завести в гараж или на крытую стоянку.
Если нет возможности укрыть машину во время такой погоды от осадков, нужно отодвинуться подальше от стекол (а ещё лучше повернуться к ним спиной) и закрыть глаза руками или одеждой. Если автомобиль достаточно большой и его габариты позволяют, можно даже лечь на пол.
Машину, когда пошел дождь с градом, покидать категорически нельзя! Тем более что ждать придётся недолго, поскольку это явление редко, когда длится дольше 15 минут. Если во время возникновения ливня вы находитесь в помещении, нужно отойти от окон и отключить электроприборы, поскольку это явление обычно сопровождает гроза с молниями.
Если такая погода застала вас на улице, нужно найти укрытие, если же его нет, обязательно надо защитить голову от падающих на огромной скорости градин. Желательно во время такого ливня не прятаться под деревьями, поскольку крупные градины в состоянии поломать ветви, которые при падении могут вас достаточно сильно травмировать.
Когда идет град, крыша и водосточные трубы сотрясаются от ужасного грохота, град может вызвать разрушения. Градины способны насквозь пробить крыло самолета, побить всходы пшеницы, град убивает лошадей, коров и других домашних животных. За короткое время может выпасть такой обильный град, что он покроет землю сплошь.
Бурные ручьи выносят после сильного града скопления льда длиной и шириной до двух метров. Маленькие градины часто имеют круглую форму. Они падают на землю, как маленькие бильярдные шары. Но бывает, что форма градин имеет необычные очертания: то солнышко с лучиками, то замороженная буква «X». Различные формы обусловлены ветром, обдувающим высоко в воздухе образующуюся градину.
Самая большая градина
Самая большая градина, какую когда-либо видели, упала в сентябре 1970 года около Коффейвилля, штат Канзас. Она была в диаметре более 40 сантиметров, весила около 800 граммов, из нее в разные стороны выступали ледяные шипы. Этот бесформенный кусок льда напоминал средневековое смертоносное оружие.
Как возникает град?
Грозовые тучи - настоящие фабрики по производству града. Мощные потоки воздуха носят внутри грозовой тучи пыль, песок и другие мелкие частицы. Градина формируется, когда кусочки льда пристают к носящимся по воздуху внутри тучи частичкам. В некоторых градинах такой частицей могут быть погибшие насекомые.
Интересно:
Что такое «парниковый эффект»?
Градина все больше и больше растет, по мере того как все больше и больше льда налипает на рожденный ветром ледяной «корабль», носящийся без руля и без ветрил по грозовой туче. Если расколоть градину, то можно проследить историю ее рождения. На разломе видны кольца, как кольца на пне, отмечающие этапы роста градины. Один слой прозрачный, другой молочно мутный, следующий снова прозрачный и так далее.
Интересный факт: градина весом около 800 граммов упала в 1970 году.
Чем обусловлена разница в структуре слоев градины?
Когда лед на градине замерзает быстро (при очень низкой температуре). Чтобы носить по воздуху градину диаметром около 10 сантиметров, восходящие струи воздуха в грозовой туче должны иметь скорость не меньше 200 километров, в него включаются снежинки и пузырьки воздуха. Такой слой выглядит мутным. Но если температура выше, то лед намерзает медленнее, и включенные снежинки успевают растаять, а воздух улетучивается. Поэтому такой слой льда прозрачный. По кольцам можно проследить, в каких слоях облака побывала градина, прежде чем упасть на землю.
Как град становится большим?
Градина растет, летая по облаку вверх и вниз. За это время она становится все тяжелее и тяжелее. Ясно, что для того, чтобы градина основательно потяжелела, ветер в туче должен быть очень сильным. Например, чтобы градина доросла до 10 сантиметров в диаметре, скорость ветра должна быть не меньше 200 километров в час. Эти мощные потоки воздуха носят градину до тех пор, пока ее вес не станет таким, что ветру будет уже не под силу поддерживать ее в подвешенном состоянии. Вот теперь градина падает на землю.
Образуется, когда крошечные кусочки льда, удерживаемые на высоте сильными восходящими потоками, продуваются сквозь переохлажденные грозовые облака, пока не станут достаточно тяжелыми, чтобы упасть на землю. Большинство крупных гроз создают некоторое количество мелких градин, но надлежащие условия должны присутствовать для роста градины, чтобы наморозить на ней несколько твердых ледяных слоев, чтобы она смогла «выжить» до тех пор, пока не достигнет поверхности Земли.
Внутренняя структура градины.
Идеальные условия для града создают высокие облака, которые находятся высоко в атмосфере, а также многие восходящие потоки воздуха, такие как торнадо и холодные температуры внутри шторма и под ним.
Градина
Градина начинает формироваться в виде ядрышка льда, небольшого скопления переохлажденных капель воды или сгустков снега. Этот центр может продолжать накапливать лед, таять в грозовом облаке и превращаться в дождь или быть разбитым другими градинами. Если пыль, песок, мелкие семена или другие маленькие частицы окажутся в грозовом облаке, то это создаст еще одну возможность для дополнительного образования льдинок и градин.
Схема образования градины.
Град может обрастать большим количеством слоев, когда его несет потоком воздуха вверх через все грозовые слои. Даже тяжелые градины могут удерживаться на высоте достаточно сильными восходящими потоками. Когда град падает обратно сквозь бурю из-за гравитации, он снова обрастает еще большим количеством слоев, пока он не становится настолько тяжелым, что падает в виде осадков. Градины образуются в самых высоких, кучево-дождевых облаках, которые достигают более холодной верхней атмосферы, но не весь град выживает после того, как он выпадет из грозовой тучи. Несколько внешних слоев часто тают, когда град смешивается с другими осадками, такими как снег и дождь.
Размер полностью сформированных градин может варьироваться от булавочных головок до куриного яйца. Существуют официальные категории размеров града, которые полезны для оценки ущерба, который они могут причинить. Некоторые градины были измерены в более чем 6 дюймов (15,24 см) в поперечнике и более чем 1 фунт (0,45 кг) в весе. Большинство градин, однако, меньше, чем 0,5 дюйма (1,27 см) в поперечнике.
Что такое град и как он образуется
Очень часто в летнюю пору наблюдается необычный вид осадков в виде небольших, а иногда и крупных льдинок. Их форма может быть разной: от мелких крупинок до больших градин размером с куриное яйцо. Такой град может вызвать катастрофические последствия – насести материальный ущерб и вред здоровью, а также урон сельскому хозяйству. Но где и как образуется град? Этому есть научное объяснение.
Образованию града способствуют сильные восходящие потоки воздуха внутри большого кучевого облака. Этот вид атмосферных осадков состоит из кусочков льда разного размера. Структура градины может состоять из нескольких чередующихся слоев льда – прозрачных и полупрозрачных.
Как образуются льдинки
Образование града – сложный атмосферный процесс, основанный на круговороте воды в природе. Теплый воздух, который содержит пары влаги, в жаркий летний день поднимается вверх. По мере увеличения высоты эти пары охлаждаются, а вода конденсируется – так образуется облако. Оно, в свою очередь становится источником дождя.
Но бывает и так, что днем слишком жарко, а восходящий поток воздуха настолько сильный, что капли воды поднимаются на очень большую высоту, минуя область нулевой изотермы, и становятся переохлажденными. В таком состоянии капли могут встречаться даже при температуре в -400С на высоте более 8-ми километров. Переохлажденные капли сталкиваются в воздушном потоке с мельчайшими частицами песка, продуктами сгорания, бактериями и пылью, которые становятся центрами кристаллизации влаги. Так зарождается льдинка – к этим маленьким частичкам прилипают все новые капельки влаги и при изотермической температуре превращаются в настоящий град. Структура градины может поведать историю ее зарождения посредством слоев и своеобразных колец. Их количество свидетельствует о том, сколько раз градинка поднималась в верхние слои атмосферы и спускалась обратно в облако.
Скорость восходящих потоков внутри кучевых облаков может варьировать от 80 до 300 км/час. Поэтому сформированные только что льдинки могут непрестанно перемещаться также на большой скорости вместе с потоками воздуха. И чем больше будет скорость их перемещения, тем больше будет размер градин. Проходя многократно через слои атмосферы, где температура изменяется, поначалу маленькие градинки обрастают новыми слоями воды и пыли, формируя порой градины внушительных размеров – диаметром в 8-10 см и весом до 500 грамм.
Одна капля дождя формируется примерно из миллиона переохлажденных частиц воды. Градины, диаметр которых превышает 50 мм, обычно формируются в ячейковых кучевых облаках, где наблюдается сверхмощные восходящие потоки воздуха. Гроза с участием таких дождевых облаков может породить интенсивные шквалы ветра, сильные ливни и смерчи.
Очень часто в летнюю пору наблюдается необычный вид осадков в виде небольших, а иногда и крупных льдинок. Их форма может быть разной: от мелких крупинок до больших градин размером с куриное яйцо. Такой град может вызвать катастрофические последствия - насести материальный ущерб и вред здоровью, а также урон сельскому хозяйству. Но где и как образуется град? Этому есть научное объяснение.Образованию града способствуют сильные восходящие потоки воздуха внутри большого кучевого облака. Этот вид атмосферных осадков состоит из кусочков льда разного размера. Структура градины может состоять из нескольких чередующихся слоев льда - прозрачных и полупрозрачных.
Как образуются льдинки
Образование града - сложный атмосферный процесс, основанный на круговороте воды в природе. Теплый воздух, который содержит пары влаги, в жаркий летний день поднимается вверх. По мере увеличения высоты эти пары охлаждаются, а вода конденсируется - так образуется облако. Оно, в свою очередь становится источником дождя.Но бывает и так, что днем слишком жарко, а восходящий поток воздуха настолько сильный, что капли воды поднимаются на очень большую высоту, минуя область нулевой изотермы, и становятся переохлажденными. В таком состоянии капли могут встречаться даже при температуре в -400С на высоте более 8-ми километров.
Переохлажденные капли сталкиваются в воздушном потоке с мельчайшими частицами песка, продуктами сгорания, бактериями и пылью, которые становятся центрами кристаллизации влаги. Так зарождается льдинка - к этим маленьким частичкам прилипают все новые капельки влаги и при изотермической температуре превращаются в настоящий град. Структура градины может поведать историю ее зарождения посредством слоев и своеобразных колец. Их количество свидетельствует о том, сколько раз градинка поднималась в верхние слои атмосферы и спускалась обратно в облако.
От чего зависит размер градин
Скорость восходящих потоков внутри кучевых облаков может варьировать от 80 до 300 км/час. Поэтому сформированные только что льдинки могут непрестанно перемещаться также на большой скорости вместе с потоками воздуха. И чем больше будет скорость их перемещения, тем больше будет размер градин. Проходя многократно через слои атмосферы, где температура изменяется, поначалу маленькие градинки обрастают новыми слоями воды и пыли, формируя порой градины внушительных размеров - диаметром в 8-10 см и весом до 500 грамм.Одна капля дождя формируется примерно из миллиона переохлажденных частиц воды. Градины, диаметр которых превышает 50 мм, обычно формируются в ячейковых кучевых облаках, где наблюдается сверхмощные восходящие потоки воздуха. Гроза с участием таких дождевых облаков может породить интенсивные шквалы ветра, сильные ливни и смерчи.
Как бороться с градом?
За многолетнюю историю метеонаблюдений люди обнаружили, что градины не образуются при резких звуках. Поэтому наиболее современными средствами борьбы с градом, которые доказали свою эффективность, являются специальные зенитные орудия. При выпуске зарядов из таких орудий по черным, густым облакам достигается сильный звук от их разрыва. Разлетающиеся частицы порохового заряда способствуют формированию капель на сравнительно небольшой высоте. Так, содержащаяся в воздухе влага не формирует град, а проливается на землю дождем.Еще один популярный способ предотвращения выпадения осадков в виде града - искусственное распыление мелкой пыли. Для этого обычно используются самолеты, которые пролетают непосредственно над грозовым облаком. При распылении микроскопических частиц пыли создается огромное количество градовых зародышей. Эти мельчайшие частички льда перехватывают капли переохлажденной воды. Суть метода состоит в том, что в грозовом облаке запасы переохлажденной воды невелики, а каждый зародыш града препятствует росту других. Поэтому выпадающие на землю градинки имеют небольшой размер и не наносят серьезного урона. Также существует большая вероятность, что вместо града пойдет обычный ливень.
Такой же принцип используется и в третьем способе предотвращения града. Искусственные градовые зародыши могут быть созданы, если внести в переохлажденную часть кучевого облака йодистое серебро, сухую углекислоту или свинец. Из одного грамма этих веществ может быть создано 1012 (триллион) кристалликов льда.
Все эти способы борьбы с градом зависят от метеорологических прогнозов. Важно вовремя укрыть молодые посевы, вовремя собрать урожай, спрятать ценные вещи и предметы, автомобили. Также не следует оставлять на открытой местности домашний скот.
Такие простые меры помогут минимизировать ущерб, причиненный вследствие выпадения града. Их лучше предпринимать незамедлительно, как только передали прогноз по граду или же на горизонте появились угрожающие тучи характерного облика.
