Вы когда-нибудь задумывались, почему зимой небо молчит? Снег валит, ветер воет, а вот молний — ноль. Хотя летом любой ливень норовит устроить световое шоу с раскатами грома. Казалось бы, и то и другое — осадки. Но природа работает по более хитрым правилам.
Молния: дело не в воде
Молния — побочный эффект атмосферного хаоса.
Нужна разность потенциалов, чтобы молния возникла: плюс и минус. Давайте посмотрим, как она возникает.
Грозовое облако работает как гигантская батарейка. Внутри него миллионы частиц — ледяные кристаллы, переохлажденные капли воды, граупель (это такая ледяная крупа) — носятся в бешеных потоках воздуха и постоянно сталкиваются друг с другом. При столкновениях одни частицы получают положительный заряд, другие — отрицательный.
Дальше начинается самое интересное. Лёгкие кристаллы со знаком «плюс» восходящие потоки уносят к вершине облака. Тяжёлый граупель с «минусом» скапливается внизу. Облако превращается в конденсатор высотой в несколько километров. Когда напряжение между верхом и низом достигает критической точки — бабах! — молния.
Кстати, именно граупель играет здесь главную скрипку. Без этих плотных ледяных шариков эффективное разделение зарядов почти невозможно. Облака, где граупеля мало, остаются электрически нейтральными, сколько бы осадков из них ни сыпалось. И никакого грома и молний не будет.
Граупель против снежинок
Большинство снегопадов формируется в слоистых облаках. Представьте серое покрывало, которое накрыло небо. Внутри него частицы движутся плавно и упорядоченно, как на конвейере. Снег сыплется долго и монотонно, но никакой турбулентности.
Молниям нужны кучево-дождевые гиганты. Эти облака можно сравнить с кипящим котлом: бурлящие потоки, резкие перепады температур, хаотичные столкновения частиц. Внутри такого облака скорость восходящего потока может достигать 30 метров в секунду. При такой интенсивности граупель получает мощные отрицательные заряды, а кристаллы льда разносят положительные заряды к вершине.
В обычном снегопаде частицы сталкиваются слишком медленно. Разделение зарядов не накапливается. Никакого электрического поля. Никаких молний.
Когда зима всё-таки гремит
Но исключения бывают. Их называют снежными грозами. Явление очень редкое, не каждому и за жизнь выпадает с ним столкнуться.
Снежная гроза возникает, когда зимой вдруг совпадает сразу несколько уникальных условий: с моря приходит тёплый влажный воздух, сталкивается с холодным континентальным на атмосферном фронте, инверсия разрушается, и появляется локальная, но мощная конвекция. Формируется облако, по структуре похожее на летнее грозовое, — только осадки выпадают в виде снега.
Такие грозы чаще фиксируются у побережий: тёплая вода океана активно увлажняет и подогревает воздух. Когда этот воздух врывается в холодную массу, атмосфера взрывается энергией. Метеорологи оценивают долю снежных гроз всего в 1% от общего числа гроз на планете.
Пилоты называют снежную грозу одним из самых коварных явлений: молнии в снегопаде почти не видны, гром приглушён, а интенсивность осадков может быть экстремальной. Снег валит стеной, видимость падает до нуля, а небо вдруг глухо ухает.
И даже если зимой молния всё-таки возникла, увидеть её трудно. Большинство зимних разрядов остаются внутри облака. Они освещают всю облачную массу целиком, но не формируют яркого зигзагообразного канала. Наблюдатель видит лишь короткую вспышку — и всё.
Снег — признак атмосферного покоя. Молния — следствие его разрушения.
Так что когда зимой смотрите в серое небо и удивляетесь тишине — помните: это не отсутствие грозы. Это отсутствие хаоса. А хаос, в нашем случае, любит тепло.