Установлено, что на земном шаре, в различных его местах, одновременно происходит около двух тысяч гроз. Наибольшее число гроз наблюдается в тропических странах, так как в этих местах особенно велико количество дождей. К северу и югу от этих областей грозовая деятельность ослабевает.
Число гроз, наблюдающихся в определенном районе, зависит от времени года. На основной части нашего континента наибольшая грозовая деятельность приходится на летние месяцы: июнь, июль.
Зимние грозы - явление довольно редкое, однако распространенное мнение о том, что зимой гроз вообще не бывает, является ошибочным. На побережье Атлантического океана, особенно вблизи теплого течения, наибольшее число гроз приходится как раз на зимние месяцы.
В районах со значительными осадками, например в Закавказье, больше всего гроз наблюдается весной и осенью. Число гроз, возникающих в данном районе, зависит также от времени суток. Наименьшая грозовая деятельность приходится на ночное время и раннее утро.
Продолжительность гроз обычно невелика. Около половины всех гроз продолжается не более 1 часа. Иногда гроза исчерпывается единичным разрядом молнии, иногда же длится много часов подряд. При этом наблюдаемое число разрядов в горах достигает 9 -10 тысяч в час.
Для образования грозовых облаков необходимы большая влажность воздуха и быстрое изменение его температуры с высотой. При этом часто температура сначала уменьшается, на некоторой высоте начинает увеличиваться и лишь затем снова уменьшается. Такое распределение температуры ведет к различной скорости подъема влажного воздуха и к различному строению облаков.
Внутримассовые грозы
Первый тип гроз имеет место при нагревании нижних или при охлаждении верхних слоев воздуха. Солнечные лучи нагревают поверхность земли, откуда тепло передается в нижние слои воздуха. Грозы, вызываемые такой причиной, наблюдаются поэтому в жаркие летние дни. Основным следствием нагрева воздуха является нарушение равновесия в атмосфере.
Особенно заметно действие нагрева проявляется На отдельных возвышенностях и холмах. Пригретые солнцем, они рождают потоки, поднимающиеся вверх и ведущие при наличии в воздухе влаги к образованию облаков, представляющих собой сконденсировавшиеся водяные пары.
Фронтальные грозы
Фронтальные грозы возникают, когда две воздушные массы, имеющие различные температуры, при своем движении под некоторым углом друг к другу встречаются у поверхности земли. На границе между двумя воздушными массами образуется переходный слой, именуемый «фронтальной поверхностью».
В месте встречи теплых и холодных воздушных течений образуется завихрение, возникают сильные потоки, которые устремляются вверх и способствуют возникновению грозовых облаков. При этом виде гроз весьма существенны условия распределения температуры воздуха.
Фронтальные грозы возникают на широкой площади, по которой движутся холодные массы воздуха. Эти, как их называют, волны холода перекатываются обычно с севера к районам с высокой температурой воздуха.
Скорости движения гроз весьма разнообразны. Наблюдаются малоподвижные грозы, перемещающиеся со скоростью 5 - 6 км в час. Часто грозы движутся со скоростью 50 - 60 км в час, а иногда с громадными скоростями, превышающими 100 - 150 км в час, и перемещаются на очень большие расстояния.
Образование грозовых облаков
26 ноября 1753 году М. В. Ломоносов излагал сущность своих работ в области атмосферного электричества. В числе других вопросов была изложена теория образования грозовых облаков. Образование электрических зарядов в облаках, происходит от трения водяных паров воздуха, возникающего вследствие встречного движения восходящих и нисходящих потоков воздуха. Причиной возникновения этих потоков являются солнечное тепло и холод верхних слоев атмосферы.
В жаркий летний день струи горячего воздуха уносят с собой влагу. Поднявшись на большую высоту и постепенно охладившись, водяной пар образует капельки воды или кристаллы льда. Масса мелких водяных капель и кристалликов льда на фоне голубого неба представляется нам как белоснежное облако.
Солнце все сильнее пригревает землю, все больше горячего воздуха, содержащего влагу, поднимается ввысь. Быстро растет облако. Оно принимает очертания так называемого облака кучевого. Чем толще облако, тем меньше солнечного света проходит через него. Поэтому снизу оно кажется темным и мрачным. Вершина же кучевого облака, освещенная солнцем, похожа на покрытые снегом горные пики.
От охлаждения теплого воздуха при подъеме водяные пары, содержащиеся в нем, будут конденсироваться, отчего размеры кучевого облака станут увеличиваться. Однако рост облака не может происходить беспредельно. С удалением от земли температура воздуха все более снижается, и поднимающиеся водяные пары, все более охлаждаясь, начинают превращаться в капельки воды.
Существуют еще и другие пути образования капель воды, кристаллов снега и льда. Под действием ветра, силы тяжести и электрических сил взаимодействия идет образование грозовой тучи. Чем сильнее ветер, тем скорее заряжается электричеством облако. Ветер затрачивает определенную работу, которая уходит на то, чтобы разбить капли и разделить положительное и отрицательное электричество, находящееся на образовавшихся частицах.
Часть облака, заряженная отрицательным электричеством, представляет собой вертикальную колонну, достигающую 6 км высоты. Основание этой колонны выше видимого основания облака примерно на 1 км. В нижней части скапливается небольшой положительный заряд, который образуется от положительных ионов, притягиваемых электрическим полем тучи. Верхняя часть облака несет положительный заряд, оставшийся после опускания отрицательных зарядов в вертикальную колонну.
Вертикально поднимающиеся от земли струи воздуха на некоторой высоте меняют свое направление на горизонтальное и могут увлечь за собой шапку облака в сторону от его основной части. В результате этого появляются облака, заряженные либо положительно, либо отрицательно.
При столкновении различных воздушных масс в месте фронта часто возникают сильные завихрения воздуха, проявляющиеся в форме сильнейших порывистых ветров, а иногда и ураганов.