Тысяча и один вопрос о погоде

380. Как возникает внутримассовая гроза? Первым необходимым условием для образования местных гроз является сильное нагревание поверхности суши или воды и последующее нагревание приземного слоя воздуха. Нагревание воздуха приводит к его расширению и вытеснению вверх окружающим более холодным воздухом. Быстро поднимающийся столб воздуха охлаждается, его температура достигает температуры точки росы, что влечет за собой конденсацию содержащегося в воздухе водяного пара и образование кучевого облака, которое непрерывно развивается вверх. Такое кучевое облако является первой стадией грозового облака. Кучевое облако продолжает расти и развиваться до тех пор, пока подымающийся воздух остается теплее окружающего воздуха. Капли воды, из которых состоит облако, начинают сливаться и увеличиваться. В результате конденсации водяного пара выделяется скрытая теплота конденсации, что еще больше усиливает восходящие движения в облаке. Таким образом, при благоприятных условиях кучевое облако быстро растет, достигая такого уровня, где температура равна точке замерзания. Выше этого уровня происходит перемешивание капель воды, переохлажденных капель воды и кристаллов льда. В результате этого в облаке создаются разности потенциалов, необходимые для возникновения электрических явлений. Полностью сформировавшееся грозовое облако имеет диаметр 6–8 км и достигает высоты 9—11 км над поверхностью земли.

381. Когда внутримассовые грозы образуются наиболее часто? В умеренной зоне условия их формирования являются общими только летом. Внутримассовые грозы наблюдаются над сушей, когда она наиболее нагрета, и, следовательно, конвекция достигает максимального развития. Такие условия обычно бывают от двух до четырех часов пополудни. Над океанами наиболее благоприятные условия для конвекции наблюдаются между полуночью и четырьмя часами утра. Таким образом, внутримассовые грозы над океанами образуются в ранние утренние часы. Затухание гроз над сушей и их прекращение происходит поздно вечером или после захода солнца, когда нагрев земной поверхности прекращается.

382. Где внутримассовые грозы возникают наиболее часто? Наиболее часто внутримассовые грозы развиваются в сезон дождей в" тропической зоне, где преобладает теплый, влажный и неустойчивый воздух. В это время в тропиках они наблюдаются ежедневно. Повторяемость гроз резко уменьшается выше 45° широты в результате ослабления нагрева и уменьшения неустойчивости воздуха.

В умеренных широтах внутримассовые грозы наиболее часто бывают в конце весны и летом.

383. Как возникают фронтальные грозы? Когда за холодным фронтом холодный воздух вторгается в районы, занятые теплым и влажным воздухом, он, как более тяжелый, подтекает под теплый воздух, образуя своего рода клин холодного воздуха. Этот клин механически вытесняет вверх теплый воздух, обусловливая охлаждение этого воздуха, конденсацию в нем водяного пара и, следовательно, формирование и рост облаков, приводящих, в конечном счете, к образованию гроз. Фронтальная гроза, или грозовой фронт, может иметь вид линии гроз, простирающейся на сотни километров. По основным характеристикам внутримассовые и фронтальные грозы похожи друг на друга. Однако фронтальные грозы не обязательно наблюдаются во время максимума термической конвекции, хотя нагрев земной поверхности является дополнительным стимулом грозообразования.

384. Какова природа ветров, наблюдающихся при грозах? Во время грозы обычно наблюдаются мощные восходящие и нисходящие потоки воздуха, порывистые ветры. Скорость восходящих течений воздуха в грозовом облаке иногда достигает 25 м/сек. Наибольшие скорости бывают на высотах от 3 до 9 км. На высотах 15–18 км скорость воздушных течений уменьшается в среднем до 9 м/сек. Горизонтальная протяженность столба подымающегося воздуха колеблется от 300 до 7500 м. Естественно, следует ожидать, что в грозовом облаке должно иметь место и движение воздуха в противоположном направлении. Действительно, такое движение существует. Это быстрый нисходящий поток относительно холодного воздуха, вызванный эффектом трения о воздух падающих капель воды и частиц льда.

Добавочным источником охлаждения воздуха в облаке является испарение облачных элементов. Нисходящий поток воздуха достигает поверхности земли и с большой скоростью растекается. Поднимается порывистый ветер. Температура воздуха при этом понижается, что воспринимается как облегчение после летнего предгрозового зноя. Во время грозы очень опасной для авиации является турбулентность, которая возникает в результате перемешивания воздуха в сильных восходящих и нисходящих потоках.