По данным Национальной службы погоды Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), в любой момент времени происходит примерно 1800 гроз, что составляет около 16 миллионов гроз в год. Большинство гроз длятся около 30 минут и обычно имеют диаметр около 15 миль (24 км). Две самые большие угрозы, связанные с большинством гроз, - это молнии и ливневые паводки. Чтобы понять, почему грозы чаще происходят в теплые месяцы, необходимо немного разобраться в основах грозы.
Грозы развиваются при определенных условиях.
Два самых основных элемента, которые вызывают развитие грозы, это:
- Влага
- Быстро поднимающийся теплый воздух
Поскольку влага и тепло имеют решающее значение для гроз, логично, что они чаще возникают весной и летом, особенно во влажных районах, таких как юго-восток США. Высокая влажность в сочетании с теплыми температурами создает огромное количество теплого, влажного воздуха, поднимающегося в атмосферу, где он легко может образовать грозу.
Откуда берется гром (и молния)?
Основная идея заключается в том, что грозовые облака могут стать гигантскими генераторами Ван де Граафа и создать огромное разделение зарядов внутри облака. Давайте посмотрим, как это работает.
Облака содержат миллионы и миллионы капель воды и частиц льда, взвешенных в воздухе. В процессе испарения и конденсации эти капельки сталкиваются с другой влагой, которая конденсируется по мере подъема. Важность этих столкновений заключается в том, что электроны сбиваются с поднимающейся влаги, создавая разделение зарядов. Вновь сбитые электроны собираются в нижней части облака, придавая ему отрицательный заряд. Поднимающаяся влага, потерявшая электрон, несет положительный заряд в верхнюю часть облака.
Когда поднимающаяся влага сталкивается с более низкими температурами в верхних областях облака и начинает замерзать, замерзшая часть становится отрицательно заряженной, а незамерзшие капли - положительно заряженными. В этот момент восходящие потоки воздуха способны оторвать положительно заряженные капли ото льда и унести их в верхнюю часть облака. Оставшаяся замерзшая часть либо падает в нижнюю часть облака, либо продолжает движение к земле.
Разделение зарядов связано с электрическим полем.
Как и облако, это поле отрицательно в нижней области и положительно в верхней. Сила или интенсивность электрического поля напрямую связана с количеством заряда, накопленного в облаке. Поскольку столкновения и замораживание продолжаются, а заряды в верхней и нижней частях облака увеличиваются, электрическое поле становится все более интенсивным - настолько интенсивным, что электроны на поверхности Земли отталкиваются вглубь Земли отрицательным зарядом в нижней части облака. В результате этого отталкивания электронов поверхность Земли приобретает сильный положительный заряд.
Все, что теперь необходимо, - это проводящий путь, по которому отрицательно заряженная нижняя часть облака сможет провести свое электричество к положительной поверхности Земли. Сильное электрическое поле создает такой путь через воздух, в результате чего возникает молния. Молния - это высоковольтный, сильноточный всплеск электронов, и температура в сердцевине молнии невероятно высока. Например, когда молния ударяет в песчаную дюну, она может мгновенно расплавить песок в стекло. Сочетание быстрого нагрева воздуха молнией и последующего быстрого охлаждения создает звуковые волны. Эти звуковые волны мы и называем громом. Гром не может быть без молнии.
