گزینه ها
گزارش "عوامل خطرناک تخلیه صاعقه". تشکیل رعد و برق تخلیه های رو به پایین و جبهه های سنگ شکن

گزارش "عوامل خطرناک تخلیه صاعقه". تشکیل رعد و برق تخلیه های رو به پایین و جبهه های سنگ شکن

شعبه MBOU "آموزش عمومی متوسطه Pervomaiskaya

مدرسه" در روستای Novoarkhangelskoye

تخلیه رعد و برق

عوامل خطرناک

تخلیه های رعد و برق

تکمیل شد:

دانش آموزان کلاس هفتم

پچیکین ماکسیم،

بریکسین کریل

به ندرت پیش می‌آید که هیچ فردی احساس اضطراب، دلهره قبل از رعد و برق را تجربه نکند.

و به خصوص در هنگام رعد و برق شدید.

طوفان - یک پدیده جوی خطرناک همراه با توسعه ابرهای کومولونیمبوس قدرتمند، همراه با تخلیه الکتریکی متعدد بین ابرها و سطح زمین، پدیده های صوتی، بارش شدید، اغلب همراه با تگرگ.

نام "رعد و برق" با ماهیت تهدید آمیز این پدیده طبیعی و خطر بزرگ همراه است. در زمان‌های قدیم، مردم ماهیت رعد و برق را درک نمی‌کردند، اما با دیدن مرگ مردم و آتش‌سوزی در هنگام رعد و برق، این پدیده را با خشم خدایان، مجازات خدا برای گناهان مرتبط می‌کردند.

رعد و برق یک پدیده طبیعی فوق العاده زیبا است که تحسین قدرت و زیبایی خود را برمی انگیزد. رعد و برق با بادهای شدید، اغلب باران شدید (برف)، گاهی همراه با تگرگ مشخص می شود. قبل از رعد و برق (یک یا دو ساعت قبل از رعد و برق)، فشار اتمسفر به سرعت کاهش می یابد تا زمانی که باد به طور ناگهانی افزایش می یابد و سپس شروع به افزایش می کند. به عنوان یک قاعده، پس از رعد و برق، هوا بهبود می یابد، هوا صاف، تازه و تمیز است، با یون های تشکیل شده در هنگام تخلیه رعد و برق اشباع شده است. بسیاری از نویسندگان، شاعران و هنرمندان در آثار خود احساس عشق و تحسین نسبت به رعد و برق را ابراز کردند. شاعر فوق العاده روسی F.I. تیوتچوا:

من عاشق طوفان اوایل اردیبهشت هستم،

وقتی بهار، اولین رعد و برق،

انگار که می‌چرخد و بازی می‌کند،

غرش در آسمان آبی.

رعد و برق وجود دارد: محلی، پیشانی، شبانه، در کوهستان.

رعد و برق های محلی (حرارتی) شایع ترین هستند. این رعد و برق تنها در هوای گرم با رطوبت زیاد جو رخ می دهد. به عنوان یک قاعده، آنها در تابستان در ظهر یا بعد از ظهر (12-16 ساعت) رخ می دهند. مکانیسم تشکیل بارهای الکتریکی در ابرها به شرح زیر است. بخار آب در جریان صعودی هوای گرم در ارتفاع متراکم می شود و گرمای زیادی آزاد می شود (معلوم است که اگر فرآیند تبخیر نیاز به انرژی داشته باشد، فرآیند تراکم با آزاد شدن انرژی حرارتی همراه است؛ این با تفاوت توضیح داده می شود. در انرژی داخلی یک ماده در حالت مایع و گاز) و جریان هوا در حال افزایش گرم می شود. در مقایسه با هوای اطراف، هوای بالارونده گرمتر است و حجم آن افزایش می یابد تا اینکه تبدیل به یک ابر رعد و برق می شود. در ابرهای رعد و برق بزرگ، بلورهای یخ و قطرات آب دائماً شناور می شوند که تحت تأثیر یک جریان رو به بالا، با هم برخورد می کنند، خرد می شوند یا ادغام می شوند. در اثر اصطکاک آنها با یکدیگر و با هوا و خرد شدن بارهای مثبت و منفی تشکیل می شود. آنها از هم جدا شده و در قسمت های مختلف ابر متمرکز شده اند. به عنوان یک قاعده، بارهای مثبت در قسمت بالایی ابر و بارهای منفی در قسمت پایین (نزدیک ترین به زمین) جمع می شوند. در نتیجه، تخلیه رعد و برق منفی رخ می دهد.به ندرت ممکن است تصویر مخالف تشکیل رعد و برق مثبت رخ دهد. تحت تأثیر بارها، یک میدان الکترواستاتیک قوی ایجاد می شود (قدرت میدان الکترواستاتیک می تواند به 100000 ولت بر متر برسد) و اختلاف پتانسیل بین بخش های جداگانه ابر، ابرها یا ابر و زمین به مقادیر بسیار زیادی می رسد. ولتاژ بین ابر و زمین می تواند به 80×106 - 100×106V برسد.

هنگامی که شدت بحرانی هوای الکتریکی به دست می آید، یونیزاسیون بهمن مانند هوا رخ می دهد - تخلیه جرقه رعد و برق.

رعد و برق پیشانی زمانی رخ می دهد که توده ای از هوای سرد به منطقه ای که هوای گرم حاکم است حرکت کند. هوای سرد هوای گرم را جابجا می‌کند و هوای سرد تا ارتفاع بالا می‌رود 5--7 کیلومتر لایه های گرم هوا به گرداب هایی با جهات مختلف حمله می کنند، یک اصطکاک قوی بین لایه های هوا ایجاد می شود که به تجمع بارهای الکتریکی کمک می کند. طول یک طوفان تندری از جلو می تواند به 100 کیلومتر برسد. برخلاف رعد و برق های محلی، معمولاً پس از رعد و برق های جلویی سردتر می شود. رعد و برق پیشانی بیشتر در تابستان رخ می دهد، اما برخلاف رعد و برق محلی که فقط در روزهای گرم تابستان رخ می دهد، می تواند در سایر زمان های سال حتی در زمستان رخ دهد.

رعد و برق های شبانه با سرد شدن زمین در شب و تشکیل جریان های گردابی از هوای افزایش یافته همراه است.

توفان های تندری در کوه ها با تفاوت در میزان تابش خورشیدی که دامنه های جنوبی و شمالی کوه ها در معرض آن قرار دارند توضیح داده می شود. رعد و برق های شبانه و کوهستانی کوتاه مدت هستند. سالانه 16 میلیون رعد و برق روی زمین رخ می دهد.

فعالیت رعد و برق در مناطق مختلف سیاره ما متفاوت است.مراکز رعد و برق جهان :

جزیره جاوه - 220، آفریقای استوایی - 150، مکزیک جنوبی - 142، پاناما - 132، برزیل مرکزی - 106 روز رعد و برق در سال.

فعالیت های رعد و برق در روسیه:

مورمانسک - 5، آرخانگلسک - 10 سنت پترزبورگ - 15، مسکو - 20 روز رعد و برق در سال. به عنوان یک قاعده، هر چه بیشتر به سمت جنوب (برای نیمکره شمالی زمین) و به سمت شمال (برای نیمکره جنوبی زمین) حرکت کنید، فعالیت رعد و برق بیشتر می شود. رعد و برق در قطب شمال و قطب جنوب بسیار نادر است.

انواع رعد و برق و دلایل وقوع آنها

ترکیبی رعد و برق و رعد و برق تماس گرفت رعد و برق

هر فرد باید در مورد ماهیت صاعقه، خطرات آن و روش های حفاظت اطلاعات داشته باشد.

رعد و برق- این تخلیه جرقه الکتریسیته ساکن در ابرهای رعد و برق. برخلاف بارهای تولید شده در محل کار و زندگی روزمره، بارهای الکتریکی انباشته شده در ابرها به طور نامتناسبی بیشتر است. بنابراین انرژی تخلیه جرقه (رعد و برق) و جریان های حاصل از آن بسیار زیاد است و خطرات جدی برای انسان، حیوانات و ساختمان ها به همراه دارد. رعد و برق با یک ضربه صوتی - رعد و برق همراه است.

به ازای هر کیلومتر مربع از سطح زمین، 2 تا 3 صاعقه در سال رخ می دهد. زمین اغلب توسط رعد و برق ابرهایی با بار منفی برخورد می کند.

بر اساس نوع، رعد و برق به خطی، مرواریدی و توپی تقسیم می شود. رعد و برق مروارید و توپ اتفاقات بسیار نادری هستند.

رعد و برق خطی معمولی که هر فردی بارها با آن مواجه می شود، ظاهری مانند یک خط انشعاب پیچ در پیچ دارد. ولی-

شدت جریان در کانال رعد و برق خطی به طور متوسط 60-170x103 آمپر است؛ رعد و برق با جریان 290x103 آمپر ثبت شده است. رعد و برق متوسط انرژی 250 کیلووات در ساعت (900 مگا ژول) را حمل می کند، داده هایی در مورد قدرت 2800 کیلووات در ساعت (10000 مگاژول) وجود دارد. انرژی رعد و برق عمدتاً به صورت انرژی های نور، گرما و صدا تحقق می یابد.

تخلیه در چند هزارم ثانیه ایجاد می شود؛ در چنین جریان های بالایی، هوا در ناحیه کانال رعد و برق تقریباً فوراً تا درجه حرارت گرم می شود. 33000 روز در نتیجه ، فشار به شدت افزایش می یابد ، هوا منبسط می شود و یک موج ضربه ای ظاهر می شود که با یک ضربه صوتی - رعد و برق همراه است. از آنجایی که مسیر رعد و برق بسیار پرپیچ و خم است، امواج صوتی در نقاط مختلف به وجود می آیند و مسافت های مختلفی را طی می کنند، صداهایی با قدرت و ارتفاع متفاوت ظاهر می شوند - رعد و برق. امواج صوتی به طور مکرر از ابرها و زمین بازتاب می شوند که باعث غرش طولانی مدت می شود. رعد و برق برای انسان خطرناک نیست و فقط بر روی آنها اثر روانی دارد.

قبل و در حین رعد و برق، گاهی در تاریکی، بر بالای اشیای بلند و نوک تیز (قسمت درختان، دکل کشتی‌ها، بالای صخره‌های تیز در کوه‌ها، صلیب‌های کلیساها، صاعقه‌گیرها، گاهی اوقات در کوه‌ها روی افراد و سر حیوانات، دست های برافراشته)، درخششی را می توان مشاهده کرد، به نام"آتش سنت المو" این نام داده شده استدر زمان های قدیم توسط ملوانانی که درخشش بالای دکل های کشتی های بادبانی را مشاهده می کردند. درخشش"چراغ های المو" به دلیل این واقعیت است که در اجسام نوک تیز بلند، شدت میدان الکتریکی ایجاد شده توسط بار الکتریکی ساکن ابر بسیار زیاد است. در نتیجه، یونیزه شدن هوا آغاز می شود، تخلیه درخششی رخ می دهد و زبانه های درخشندگی قرمز رنگی ظاهر می شود که در برخی مواقع کوتاه و دوباره بلند می شود. شما نباید سعی کنید این آتش سوزی ها را خاموش کنید زیرا احتراق وجود ندارد. در قدرت میدان الکتریکی بالا، ممکن است دسته ای از رشته های درخشان ظاهر شوند. - ترشحات کرونا که گاهی با خش خش همراه است."چراغ های المو" "می تواند بدون حضور ابرهای رعد و برق ظاهر شود - اغلب در کوه ها در هنگام طوفان های برف و گرد و غبار. کوهنوردان اغلب با آن مواجه می شوند"چراغ های المو"

رعد و برق خطی نیز گاهی در غیاب ابرهای رعد و برق رخ می دهد. تصادفی نیست که این ضرب المثل مطرح شد -

"یک پیچ از آبی".

رعد و برق مروارید - پدیده ای بسیار نادر و زیبا. بلافاصله پس از رعد و برق خطی ظاهر می شود و به تدریج ناپدید می شود. عمدتاً تخلیه رعد و برق مروارید یک مسیر خطی را دنبال می کند. رعد و برق مانند توپ های درخشانی است که در فاصله ای دور قرار گرفته اند 7-12 متر از یکدیگر، یادآور مرواریدهایی هستند که روی یک نخ رشته شده اند. رعد و برق مروارید ممکن است با جلوه های صوتی قابل توجهی همراه باشد.

رعد و برق توپ نیز بسیار نادر است. برای هر هزار رعد و برق خطی معمولی وجود دارد 2-3 توپ رعد و برق توپ، به عنوان یک قاعده، در هنگام رعد و برق، اغلب به سمت انتهای آن، کمتر پس از رعد و برق ظاهر می شود. این نیز رخ می دهد، اما بسیار به ندرت، زمانی که غیبت کاملپدیده های رعد و برق این می تواند شکل یک توپ، بیضی، گلابی، دیسک یا حتی زنجیره ای از توپ های متصل را داشته باشد. رنگ رعد و برق قرمز، زرد، نارنجی مایل به قرمز است که توسط یک حجاب نورانی احاطه شده است. گاهی اوقات رعد و برق سفید خیره کننده با خطوط بسیار تیز است. رنگ توسط محتوای مواد مختلف در هوا تعیین می شود. شکل و رنگ رعد و برق ممکن است در حین تخلیه تغییر کند. ماهیت رعد و برق توپ و دلایل وقوع آن نامشخص است. فرضیه های مختلفی در مورد ماهیت رعد و برق توپ وجود دارد. به عنوان مثال، Academician Ya.I. فرنکل نظریه ای را ایجاد کرد که بر اساس آن رعد و برق توپ یک توپ گاز داغ است که از رعد و برق خطی معمولی ناشی می شود و از گازهای فعال شیمیایی - عمدتاً اکسید نیتروژن و نیتروژن تک اتمی تشکیل شده است. آکادمیک P.I. کاپیتسا معتقد است که رعد و برق توپ یک لخته پلاسما در حالت نسبتاً پایدار است. فرضیه های دیگری نیز وجود دارد، اما هیچ یک از آنها نمی توانند تمام اثرات مرتبط را توضیح دهندبا رعد و برق توپ اندازه گیری پارامترهای رعد و برق توپ و شبیه سازی آن در شرایط آزمایشگاهی امکان پذیر نبود. ظاهراً بسیاری از اشیاء پرنده ناشناس مشاهده شده (UFO) از نظر ماهیت شبیه یا شبیه به رعد و برق توپ هستند.

7 آگوست 2014

رعد و برق - چیست؟ رعد و برقی که سراسر آسمان را می زند و رعد و برق های تهدیدآمیز از کجا می آیند؟ رعد و برق یک پدیده طبیعی است. رعد و برق که تخلیه الکتریکی نامیده می شود، می تواند در داخل ابرها (کومولونیمبوس) یا بین سطح زمین و ابرها ایجاد شود. آنها معمولا با رعد و برق همراه هستند. رعد و برق با باران شدید، بادهای شدید و اغلب تگرگ همراه است.

فعالیت

رعد و برق یکی از خطرناک ترین پدیده های طبیعی است. افرادی که با صاعقه برخورد می کنند فقط در موارد جداگانه زنده می مانند.

تقریباً 1500 رعد و برق به طور همزمان روی این سیاره در حال وقوع است. شدت تخلیه ها در هر ثانیه صد صاعقه تخمین زده می شود.

توزیع رعد و برق در زمین نابرابر است. به عنوان مثال، تعداد آنها در قاره ها 10 برابر بیشتر از اقیانوس ها است. اکثر (78٪) تخلیه های رعد و برق در مناطق استوایی و گرمسیری متمرکز است. رعد و برق به ویژه اغلب در آفریقای مرکزی ثبت می شود. اما مناطق قطبی (قطب جنوب، قطب شمال) و قطب های رعد و برق عملا قابل مشاهده نیستند. شدت رعد و برق مربوط به جرم آسمانی است. در عرض های جغرافیایی میانی، اوج آن در ساعات بعد از ظهر (در روز) در تابستان رخ می دهد. اما حداقل قبل از طلوع خورشید ثبت شد. ویژگی های جغرافیایی نیز مهم است. قوی ترین مراکز رعد و برق در کوردیلا و هیمالیا (مناطق کوهستانی) واقع شده اند. تعداد سالانه "روزهای رعد و برق" نیز در روسیه متفاوت است. به عنوان مثال، در مورمانسک، تنها چهار نفر از آنها وجود دارد، در آرخانگلسک - پانزده، کالینینگراد - هجده، سن پترزبورگ - 16، مسکو - 24، بریانسک - 28، ورونژ - 26، روستوف - 31، سوچی - 50، سامارا - 25، کازان و یکاترینبورگ - 28، اوفا - 31، نووسیبیرسک - 20، بارنائول - 32، چیتا - 27، ایرکوتسک و یاکوتسک - 12، بلاگووشچنسک - 28، ولادیووستوک - 13، خاباروفسک - 25، یوزنو-پاسکو-ساکال کامچاتسکی - 1.

توسعه رعد و برق

چطور پیش میرود؟ یک ابر رعد و برق فقط در شرایط خاصی تشکیل می شود. باید جریان‌های رطوبتی به سمت بالا وجود داشته باشد، و باید ساختاری وجود داشته باشد که یک بخش از ذرات در حالت یخی و دیگری در حالت مایع باشد. همرفتی که منجر به ایجاد رعد و برق می شود در موارد متعددی رخ می دهد.

گرمایش ناهموار لایه های سطحی. به عنوان مثال، بیش از آب با اختلاف دمای قابل توجه. در شهرهای بزرگ، شدت رعد و برق کمی بیشتر از مناطق اطراف خواهد بود.

وقتی هوای سرد جای هوای گرم را می گیرد. قرارداد پیشانی اغلب به طور همزمان با ابرهای پوششی و ابرهای نیمبوستراتوس ایجاد می شود.

وقتی هوا در رشته کوه بالا می آید. حتی ارتفاعات کم می تواند منجر به افزایش تشکیل ابر شود. این همرفت اجباری است.

هر ابر رعد و برق، صرف نظر از نوع آن، لزوماً سه مرحله را طی می کند: کومولوس، بلوغ و زوال.

طبقه بندی

مدتی بود که رعد و برق فقط در محل رصد طبقه بندی می شد. آنها به عنوان مثال به دو دسته املایی، محلی و جلویی تقسیم شدند. در حال حاضر رعد و برق ها بر اساس ویژگی های بسته به محیط های هواشناسی که در آن ایجاد می شوند طبقه بندی می شوند. جریان های صعودی به دلیل ناپایداری جوی ایجاد می شوند. این شرط اصلی ایجاد ابرهای تندری است. ویژگی های چنین جریان هایی بسیار مهم است. بسته به قدرت و اندازه آنها، به ترتیب انواع مختلفی از ابرهای تندری تشکیل می شوند. چگونه تقسیم می شوند؟

1. کومولونیمبوس تک سلولی، (محلی یا درون توده ای). فعالیت تگرگ یا رعد و برق داشته باشید. ابعاد عرضی از 5 تا 20 کیلومتر، ابعاد عمودی - از 8 تا 12 کیلومتر است. چنین ابری تا یک ساعت "زندگی" می کند. پس از رعد و برق، آب و هوا تقریباً بدون تغییر باقی می ماند.

2. خوشه چند سلولی. در اینجا مقیاس چشمگیرتر است - تا 1000 کیلومتر. یک خوشه چند سلولی گروهی از سلول های رعد و برق را می پوشاند که در مراحل مختلف شکل گیری و توسعه هستند و در عین حال یک کل را تشکیل می دهند. چگونه ساخته شده اند؟ سلول های رعد و برق بالغ در مرکز قرار دارند، سلول های متلاشی شده در سمت بادگیر قرار دارند. ابعاد عرضی آنها می تواند به 40 کیلومتر برسد. رعد و برق‌های چند سلولی خوشه‌ای وزش باد (با شدت اما نه شدید)، باران و تگرگ تولید می‌کنند. وجود یک سلول بالغ به نیم ساعت محدود می شود، اما خود خوشه می تواند چندین ساعت "زندگی" کند.

3. خطوط اسکال. اینها نیز رعد و برق های چند سلولی هستند. به آنها خطی نیز می گویند. آنها می توانند جامد یا با شکاف باشند. وزش باد در اینجا طولانی تر است (در لبه جلو). هنگام نزدیک شدن، یک خط چند سلولی به عنوان یک دیوار تاریک از ابر ظاهر می شود. تعداد نهرها (هم در بالادست و هم پایین دست) در اینجا بسیار زیاد است. به همین دلیل است که چنین مجموعه ای از رعد و برق به عنوان چند سلولی طبقه بندی می شود، اگرچه ساختار طوفان تندری متفاوت است. یک طوفان می‌تواند بارندگی‌های شدید و تگرگ‌های بزرگ ایجاد کند، اما اغلب با ریزش‌های قوی «محدود» می‌شود. اغلب قبل از یک جبهه سرد رخ می دهد. در عکس ها، چنین سیستمی به شکل یک کمان منحنی است.

4. رعد و برق سوپرسل. چنین رعد و برقی نادر است. آنها به ویژه برای اموال و زندگی انسان خطرناک هستند. ابر این سیستم شبیه ابر تک سلولی است، زیرا هر دو در یک منطقه از جریان صعودی متفاوت هستند. اما اندازه آنها متفاوت است. ابر ابر سلولی عظیم است - شعاع نزدیک به 50 کیلومتر، ارتفاع - تا 15 کیلومتر. مرزهای آن ممکن است در استراتوسفر باشد. شکل شبیه یک سندان نیم دایره است. سرعت جریان های رو به بالا بسیار بیشتر است (تا 60 متر بر ثانیه). یک ویژگی مشخصه وجود چرخش است. این است که پدیده های خطرناک و شدید (تگرگ بزرگ (بیش از 5 سانتی متر)، گردبادهای مخرب) ایجاد می کند. عامل اصلی برای تشکیل چنین ابری شرایط اطراف است. ما در مورد یک کنوانسیون بسیار قوی با دماهای +27 و باد با جهت متغیر صحبت می کنیم. چنین شرایطی در هنگام برش باد در تروپوسفر به وجود می آید. نزولات جوی تشکیل شده در جریان های صعودی به ناحیه نزولی منتقل می شود که عمر طولانی را برای ابر تضمین می کند. بارندگی به طور نابرابر توزیع شده است. رگبارها در نزدیکی جریان صعودی و تگرگ نزدیکتر به شمال شرقی رخ می دهد. ممکن است دم طوفان جابجا شود. سپس خطرناک ترین منطقه در کنار جریان صعودی اصلی خواهد بود.

همچنین مفهوم "رعد و برق خشک" وجود دارد. این پدیده کاملاً نادر است و مشخصه باران های موسمی است. با چنین رعد و برقی هیچ بارشی وجود ندارد (به سادگی نمی رسد و در نتیجه قرار گرفتن در معرض دمای بالا تبخیر می شود).

سرعت جنبش

برای یک طوفان تندری مجزا سرعت آن تقریباً 20 کیلومتر در ساعت است، گاهی اوقات سریعتر. اگر جبهه های سرد فعال باشند، سرعت ممکن است به 80 کیلومتر در ساعت برسد. در بسیاری از طوفان های تندری، سلول های رعد و برق قدیمی با سلول های جدید جایگزین می شوند. هر یک از آنها مسافت نسبتاً کوتاهی (حدود دو کیلومتر) را طی می کنند، اما در مجموع این فاصله افزایش می یابد.

مکانیزم برق رسانی

خود رعد و برق ها از کجا می آیند؟ بارهای الکتریکی در اطراف و درون ابرها دائما در حال حرکت هستند. این روند کاملاً پیچیده است. ساده ترین راه برای تصور کار بارهای الکتریکی در ابرهای بالغ. ساختار مثبت دوقطبی در آنها غالب است. چگونه توزیع می شود؟ بار مثبت در بالا قرار دارد و بار منفی در زیر آن و در داخل ابر قرار دارد. با توجه به فرضیه اصلی (این حوزه از علم را هنوز می توان کم کاوش شده در نظر گرفت)، ذرات سنگین تر و بزرگتر بار منفی دارند، در حالی که ذرات کوچک و سبک بار مثبت دارند. اولی سریعتر از دومی سقوط می کند. این باعث جداسازی فضایی بارهای فضایی می شود. این مکانیسم توسط آزمایشات آزمایشگاهی تایید شده است. ذرات دانه های یخ یا تگرگ می توانند انتقال بار قوی داشته باشند. بزرگی و علامت به محتوای آب ابر، دمای هوا (محیط) و سرعت برخورد (عوامل اصلی) بستگی دارد. تأثیر مکانیسم های دیگر را نمی توان رد کرد. تخلیه بین زمین و ابر (یا جو خنثی یا یونوسفر) رخ می دهد. در این لحظه است که می بینیم فلاش هایی در آسمان می زند. یا رعد و برق این فرآیند با صدای بلند (رعد و برق) همراه است.

رعد و برق یک فرآیند پیچیده است. مطالعه آن ممکن است چندین دهه و شاید حتی قرن ها طول بکشد.

طوفان - یک پدیده جوی که در آن تخلیه های الکتریکی در داخل ابرها یا بین ابر و سطح زمین رخ می دهد - رعد و برق همراه با رعد و برق. به طور معمول، رعد و برق در ابرهای کومولونیمبوس قوی شکل می گیرد و با باران شدید، تگرگ و بادهای شدید همراه است.

رعد و برق یکی از خطرناک ترین پدیده های طبیعی برای انسان است: از نظر تعداد مرگ و میر ثبت شده، تنها سیل منجر به تلفات انسانی بیشتر می شود.

طوفان

در همان زمان، حدود یک و نیم هزار رعد و برق در زمین وجود دارد؛ میانگین شدت تخلیه ها 100 رعد و برق در ثانیه تخمین زده می شود. توفان های تندری به طور نابرابر در سطح سیاره پخش می شوند.

توزیع تخلیه رعد و برق در سطح زمین

تقریباً ده برابر کمتر رعد و برق در اقیانوس ها نسبت به قاره ها وجود دارد. حدود 78٪ از تمام تخلیه های رعد و برق در منطقه استوایی و استوایی (از 30 درجه عرض شمالی تا 30 درجه عرض جغرافیایی جنوبی) متمرکز شده است. بیشترین فعالیت رعد و برق در آفریقای مرکزی رخ می دهد. در مناطق قطبی قطب شمال و قطب جنوب و بر فراز قطب ها، عملاً هیچ رعد و برقی وجود ندارد. شدت رعد و برق به دنبال خورشید است و حداکثر رعد و برق در تابستان (در عرض های جغرافیایی متوسط) و در ساعات بعدازظهر روز رخ می دهد. حداقل رعد و برق ثبت شده قبل از طلوع خورشید رخ می دهد. رعد و برق ها نیز تحت تأثیر ویژگی های جغرافیایی منطقه هستند: مراکز رعد و برق قوی در مناطق کوهستانی هیمالیا و کوردیلرا واقع شده اند.

مراحل توسعه یک ابر رعد و برق

شرایط لازم برای ظهور یک ابر رعد و برق، وجود شرایط برای توسعه همرفت یا مکانیسم دیگری است که جریان‌های رو به بالا از منبع رطوبت کافی برای تشکیل بارش ایجاد می‌کند و وجود ساختاری که در آن مقداری ابر ذرات در حالت مایع و برخی در حالت یخی هستند. همرفتی که منجر به ایجاد رعد و برق در موارد زیر می شود:

هنگامی که لایه سطحی هوا به طور ناهموار روی سطوح مختلف زیرین گرم می شود. به عنوان مثال، بر روی سطح آب و خشکی به دلیل اختلاف دمای آب و خاک. در شهرهای بزرگ، شدت همرفت بسیار بیشتر از مجاورت شهر است.

هنگامی که هوای گرم بالا می رود یا توسط هوای سرد در جبهه های جوی جابجا می شود. همرفت اتمسفر در جبهه های جوی بسیار شدیدتر و فراوان تر از جابجایی درون توده ای است. غالباً همرفت پیشانی همزمان با ابرهای نیمبوستراتوس و بارش پتویی ایجاد می‌شود که ابرهای کومولونیمبوس در حال توسعه را می‌پوشاند.

هنگامی که هوا در مناطق کوهستانی بالا می رود. حتی ارتفاعات کوچک در منطقه منجر به افزایش تشکیل ابر (به دلیل همرفت اجباری) می شود. کوه های مرتفع شرایط سختی را برای توسعه همرفت ایجاد می کنند و تقریباً همیشه فرکانس و شدت آن را افزایش می دهند.

همه ابرهای رعد و برق، صرف نظر از نوعشان، از مرحله ابر کومولوس، مرحله ابر رعد و برق بالغ و مرحله شکست پیش می روند.

طبقه بندی ابرهای رعد و برق

در یک زمان، رعد و برق ها بر اساس محل مشاهده آنها طبقه بندی می شدند، مانند موضعی، پیشانی یا کوه نگاری. در حال حاضر طبقه بندی رعد و برق ها بر اساس ویژگی های خود رعد و برق رایج تر است و این ویژگی ها عمدتاً به محیط هواشناسی که در آن رعد و برق ایجاد می شود بستگی دارد.

اصلی یک شرط ضروریزیرا تشکیل ابرهای رعد و برق حالتی از ناپایداری جوی است که جریان های صعودی را تشکیل می دهد. بسته به اندازه و قدرت این گونه جریان ها، ابرهای رعد و برق از انواع مختلفی تشکیل می شوند.

ابر تک سلولی

ابرهای کومولونیمبوس تک سلولی در روزهای با باد کم در یک میدان فشار با گرادیان کم ایجاد می شوند. آنها نیز نامیده می شوند درون توده اییا رعد و برق محلیآنها از یک سلول همرفتی با جریان رو به بالا در قسمت مرکزی آن تشکیل شده اند. آنها می توانند به شدت رعد و برق و تگرگ برسند و به سرعت با بارش سقوط کنند. ابعاد چنین ابری عبارتند از: عرضی - 5-20 کیلومتر، عمودی - 8-12 کیلومتر، طول عمر - حدود 30 دقیقه، گاهی اوقات تا 1 ساعت. پس از رعد و برق تغییرات عمده ای در آب و هوا وجود ندارد.

چرخه زندگی یک ابر تک سلولی

رعد و برق با تشکیل یک ابر کومولوس با آب و هوای منصفانه (Cumulus humilis) شروع می شود. در شرایط مساعد، ابرهای کومولوس حاصل در هر دو جهت عمودی و افقی به سرعت رشد می کنند، در حالی که جریان های رو به بالا تقریباً در کل حجم ابر قرار دارند و از 5 متر بر ثانیه به 15-20 متر بر ثانیه افزایش می یابند. جریان های نزولی بسیار ضعیف هستند. هوای اطراف به دلیل اختلاط در مرز و بالای ابر به طور فعال به داخل ابر نفوذ می کند. ابر وارد مرحله Cumulus mediocris می شود. کوچکترین قطرات آب که در نتیجه تراکم در چنین ابری ایجاد می شوند به قطرات بزرگتر ادغام می شوند که توسط جریان های صعودی قدرتمند به سمت بالا منتقل می شوند. ابر هنوز همگن است و از قطرات آب تشکیل شده است که توسط یک جریان رو به بالا نگه داشته شده است - هیچ بارندگی نمی بارد. در بالای ابر، زمانی که ذرات آب وارد منطقه دمای منفی می شوند، قطرات به تدریج شروع به تبدیل شدن به کریستال های یخ می کنند. ابر وارد مرحله ابر کومولوس قدرتمند (Cumulus congestus) می شود. ترکیب ترکیبی ابر منجر به بزرگ شدن عناصر ابر و ایجاد شرایط برای بارش می شود. این نوع ابرها کومولونیمبوس (کومولونیمبوس) یا کومولونیمبوس طاس (Cumulonimbus calvus) نامیده می شوند. جریان عمودی در آن به 25 متر بر ثانیه می رسد و سطح قله به ارتفاع 7-8 کیلومتر می رسد.

ذرات بارندگی در حال تبخیر هوای اطراف را خنک می کنند که منجر به تشدید بیشتر جریان های پایین می شود. در مرحله بلوغ، هر دو جریان هوا به سمت بالا و پایین به طور همزمان در ابر وجود دارند.

در مرحله فروپاشی در ابر، جریان های رو به پایین غالب است که به تدریج کل ابر را می پوشاند.

رعد و برق خوشه ای چند سلولی

نمودار ساختار رعد و برق چند سلولی

این رایج ترین نوع طوفان تندری است که با اختلالات مزو مقیاس (دارای مقیاس 10 تا 1000 کیلومتر) همراه است. یک خوشه چند سلولی شامل گروهی از سلول های رعد و برق است که به صورت یک واحد حرکت می کنند، اگرچه هر سلول در خوشه در مرحله متفاوتی از توسعه ابرهای رعد و برق قرار دارد. سلول های رعد و برق بالغ معمولاً در قسمت مرکزی خوشه قرار دارند و سلول های در حال پوسیدگی در سمت بادگیر خوشه قرار دارند. اندازه عرضی آنها 20 تا 40 کیلومتر است، قله های آنها اغلب به تروپوپوز می رسد و به استراتوسفر نفوذ می کند. رعد و برق های خوشه ای چند سلولی می توانند تگرگ، بارش باران و وزش باد نسبتا ضعیف را ایجاد کنند. هر سلول جداگانه در یک خوشه چند سلولی حدود 20 دقیقه بالغ می ماند. خود خوشه چند سلولی می تواند چندین ساعت وجود داشته باشد. این نوع رعد و برق معمولاً شدیدتر از طوفان تندری تک سلولی است، اما بسیار ضعیف تر از طوفان ابرسلولی است.

رعد و برق خطی چند سلولی (خطوط توفانی)

رعد و برق خطی چند سلولی خطی از طوفان های تندری با یک جبهه طوفانی طولانی و به خوبی توسعه یافته در لبه جلویی است. خط اسکوال ممکن است ممتد یا حاوی شکاف باشد. یک خط چند سلولی نزدیک به یک دیوار تاریک از ابر ظاهر می شود که معمولاً افق را در سمت غربی (در نیمکره شمالی) می پوشاند. تعداد زیادی از جریان‌های هوای صعودی/نزولی با فاصله نزدیک به ما این امکان را می‌دهد که این مجموعه طوفان‌های تندری را به عنوان چند سلولی معرفی کنیم، اگرچه ساختار رعد و برق آن به شدت با یک طوفان خوشه‌ای چند سلولی متفاوت است. خطوط سنگلاخ می توانند تگرگ بزرگ و رگبارهای شدید ایجاد کنند، اما بیشتر به عنوان سیستم هایی شناخته می شوند که جریان های پایینی قوی تولید می کنند. یک اسکال لاین از نظر خواص شبیه به جبهه سرد است، اما نتیجه محلی فعالیت طوفان است. غالباً یک خط تهوع در جلوی یک جبهه سرد رخ می دهد. در تصاویر رادار، این سیستم شبیه پژواک کمانی است. این پدیده برای آمریکای شمالی معمول است؛ در اروپا و قلمرو اروپایی روسیه کمتر مشاهده می شود.

رعد و برق سوپرسل

ساختار عمودی و افقی ابر ابر سلولی

ابر سلول بسیار سازمان یافته ترین ابر رعد و برق است. ابرهای سوپرسل نسبتاً کمیاب هستند، اما بزرگترین تهدید را برای سلامتی و زندگی انسان و دارایی آنها به شمار می‌روند. ابر ابر سلولی شبیه به یک ابر تک سلولی است که هر دو دارای یک منطقه جریان صعودی هستند. تفاوت این است که اندازه سلول بزرگ است: قطر حدود 50 کیلومتر، ارتفاع 10-15 کیلومتر (مرز بالایی اغلب به استراتوسفر نفوذ می کند) با سندان نیم دایره ای منفرد. سرعت جریان رو به بالا در یک ابر ابر سلولی بسیار بیشتر از سایر انواع ابرهای رعد و برق است: تا 40-60 متر بر ثانیه. ویژگی اصلی که ابر ابرسلولی را از سایر انواع ابرها متمایز می کند وجود چرخش است. جریان صعودی چرخشی در یک ابر ابر سلولی (که در اصطلاح رادار نامیده می شود مزوسیکلون)، رویدادهای شدید آب و هوایی مانند یک غول را ایجاد می کند تگرگ(به قطر بیش از 5 سانتی متر)، بادهای شدید تا 40 متر بر ثانیه و گردبادهای مخرب قوی. شرایط محیطی عامل اصلی تشکیل ابر ابر سلولی است. یک ناپایداری همرفتی بسیار قوی هوا مورد نیاز است. دمای هوای نزدیک زمین (قبل از رعد و برق) باید +27...+30 و بالاتر باشد، اما شرط اصلی لازم وزش باد با جهت متغیر است که باعث چرخش شود. چنین شرایطی با برش باد در تروپوسفر میانی به دست می آید. بارش تشکیل شده در جریان بالا در امتداد سطح بالایی ابر توسط یک جریان قوی به منطقه جریان پایین منتقل می شود. بنابراین، مناطق جریان صعودی و نزولی در فضا از هم جدا می شوند که عمر ابر را برای مدت طولانی تضمین می کند. معمولاً باران خفیفی در لبه جلویی ابر ابر سلولی وجود دارد. بارندگی شدید در نزدیکی منطقه بالارونده رخ می دهد و شدیدترین بارش و تگرگ بزرگ در شمال شرقی منطقه اصلی بالابر رخ می دهد. خطرناک ترین شرایط در نزدیکی منطقه اصلی جریان بالا (معمولاً به سمت عقب طوفان) مشاهده می شود.

سوپرسل (انگلیسی) فوق العادهو سلول- سلول) نوعی طوفان تندری است که با حضور مزوسیکلون مشخص می شود - یک جریان بالارونده عمیق و به شدت در حال چرخش. به همین دلیل، گاهی اوقات به این گونه طوفان ها، رعد و برق های چرخشی می گویند. از بین چهار نوع طوفان تندری بر اساس طبقه بندی های غربی (supersell، squalline، multisell و singlesell)، ابرسلول ها کمتر رایج هستند و می توانند بیشترین خطر را داشته باشند. سوپرسل ها اغلب از طوفان های تندری دیگر جدا هستند و می توانند تا 32 کیلومتر عرض جلو داشته باشند.

سوپرسل در غروب آفتاب

Supercell ها اغلب به سه نوع تقسیم می شوند: کلاسیک. با بارش کم (LP)؛ و با بارش زیاد (HP). ابرسلول‌های نوع LP معمولاً در آب‌وهوای خشک‌تر، مانند دره‌های کوهستانی مرتفع ایالات متحده، تشکیل می‌شوند، در حالی که ابرسلول‌های نوع HP در آب و هوای مرطوب‌تر رایج‌تر هستند. اگر شرایط آب و هوایی مناسب برای شکل گیری آنها باشد، ابرسلول ها می توانند در هر نقطه از جهان وجود داشته باشند، اما در دشت های بزرگ ایالات متحده، منطقه ای که به دره تورنادو معروف است، رایج هستند. آنها همچنین می توانند در دشت های آرژانتین، اروگوئه و جنوب برزیل مشاهده شوند.

مشخصات فیزیکی ابرهای تندری

مطالعات هواپیما و رادار نشان می دهد که یک سلول رعد و برق منفرد معمولاً به ارتفاع حدود 8-10 کیلومتر می رسد و حدود 30 دقیقه طول می کشد. یک طوفان تندری جدا شده معمولاً از چندین سلول در مراحل مختلف رشد تشکیل شده است و حدود یک ساعت طول می کشد. رعد و برق های بزرگ می توانند ده ها کیلومتر قطر داشته باشند، اوج آنها می تواند به ارتفاع بیش از 18 کیلومتر برسد و می تواند ساعت ها ادامه یابد.

به سمت بالا و پایین جریان دارد

جریان های صعودی و پایینی در طوفان های تندری جدا شده معمولاً بین 0.5 تا 2.5 کیلومتر قطر و 3 تا 8 کیلومتر ارتفاع دارند. گاهی اوقات قطر جریان صعودی می تواند به 4 کیلومتر برسد. در نزدیکی سطح زمین، قطر نهرها معمولاً افزایش می یابد و سرعت آنها در مقایسه با نهرهای بلندتر کاهش می یابد. سرعت مشخصه جریان صعودی در محدوده 5 تا 10 متر بر ثانیه است و در بالای رعد و برق های بزرگ به 20 متر بر ثانیه می رسد. هواپیماهای تحقیقاتی که از میان ابرهای رعد و برق در ارتفاع 10000 متری پرواز می کنند، سرعت بالارفتن بیش از 30 متر بر ثانیه را ثبت می کنند. قوی ترین جریان های صعودی در طوفان های تندری سازمان یافته مشاهده می شود.

اسکال

قبل از بازی آگوست 2010 در گاچینا

در برخی از رعد و برق ها، جریان های شدید هوا به سمت پایین رخ می دهد و بادهایی با نیروی مخرب در سطح زمین ایجاد می کند. بسته به اندازه آنها، چنین جریان های پایینی نامیده می شوند غوغا می کندیا میکروسکوال هایک اسکال با قطر بیش از 4 کیلومتر می تواند بادهایی با سرعت 60 متر بر ثانیه ایجاد کند. میکروسکوال ها از نظر اندازه کوچکتر هستند، اما سرعت باد تا 75 متر بر ثانیه ایجاد می کنند. اگر از هوای به اندازه کافی گرم و مرطوب، رعد و برق مولد طوفان تشکیل شود، آنگاه میکروسکوال با بارش شدید باران همراه خواهد بود. با این حال، اگر یک طوفان رعد و برق از هوای خشک تشکیل شود، بارش ممکن است در هنگام سقوط تبخیر شود (باندهای بارش در هوا یا virga)، و میکروسکوال خشک خواهد شد. بادهای رو به پایین یک خطر جدی برای هواپیماها هستند، به ویژه در هنگام برخاستن یا فرود، زیرا بادهای نزدیک به زمین با تغییرات ناگهانی شدید در سرعت و جهت ایجاد می کنند.

توسعه عمودی

به طور کلی، یک ابر همرفتی فعال تا زمانی که شناوری خود را از دست بدهد بالا خواهد آمد. از دست دادن شناوری با بار ایجاد شده توسط بارش تشکیل شده در یک محیط ابری یا مخلوط شدن با هوای سرد خشک اطراف یا ترکیبی از این دو فرآیند مرتبط است. رشد ابرها را نیز می توان با یک لایه وارونگی مسدود کننده متوقف کرد، یعنی لایه ای که دمای هوا با ارتفاع افزایش می یابد. به طور معمول، ارتفاع ابرهای رعد و برق به حدود 10 کیلومتر می رسد، اما گاهی اوقات به ارتفاع بیش از 20 کیلومتر می رسد. هنگامی که میزان رطوبت و ناپایداری جو بالا باشد، با بادهای مساعد، ابر می تواند به سمت تروپوپوز رشد کند، لایه ای که تروپوسفر را از استراتوسفر جدا می کند. تروپوپوز با دمایی مشخص می شود که با افزایش ارتفاع تقریباً ثابت می ماند و به عنوان منطقه ای با ثبات بالا شناخته می شود. به محض اینکه جریان صعودی شروع به نزدیک شدن به استراتوسفر می کند، خیلی زود هوا در بالای ابر سردتر و سنگین تر از هوای اطراف می شود و رشد قسمت بالایی متوقف می شود. ارتفاع تروپوپوز به عرض جغرافیایی منطقه و فصل سال بستگی دارد. از 8 کیلومتر در مناطق قطبی تا 18 کیلومتر و بالاتر در نزدیکی استوا متغیر است.

هنگامی که یک ابر همرفتی کومولوس به لایه مسدود کننده وارونگی tropopause می رسد، شروع به پخش شدن به سمت بیرون می کند و مشخصه " سندان" ابرهای رعد و برق را تشکیل می دهد. بادهایی که در ارتفاع سندان می وزند مواد ابری را در جهت باد می وزند.

آشفتگی

هواپیمایی که از میان ابرهای رعد و برق پرواز می کند (پرواز در ابرهای کومولونیمبوس ممنوع است) معمولاً با ضربه ای روبرو می شود که هواپیما را تحت تأثیر جریان های متلاطم ابر به بالا، پایین و به طرفین پرتاب می کند. تلاطم جوی باعث ایجاد احساس ناراحتی برای خدمه و مسافران هواپیما شده و باعث ایجاد استرس ناخواسته در هواپیما می شود. تلاطم در واحدهای مختلف اندازه گیری می شود، اما اغلب آن را در واحدهای g - شتاب سقوط آزاد (1g = 9.8 m/s2) تعریف می کنند. تلاطم یک گرمی باعث ایجاد تلاطم می شود که برای هواپیما خطرناک است. در بالای رعد و برق های شدید، شتاب عمودی تا سه گرم ثبت شده است.

حرکت رعد و برق

سرعت و حرکت یک ابر رعد و برق به جهت زمین بستگی دارد، در درجه اول توسط تعامل جریان های صعودی و نزولی ابر با جریان های هوای حامل در لایه های میانی اتمسفر که در آن رعد و برق ایجاد می شود. سرعت یک رعد و برق جدا شده معمولاً حدود 20 کیلومتر در ساعت است، اما برخی از رعد و برق ها بسیار سریعتر حرکت می کنند. در شرایط شدید، یک ابر رعد و برق می تواند با سرعت 65-80 کیلومتر در ساعت در هنگام عبور از جبهه های سرد فعال حرکت کند. در اکثر طوفان های تندری، با پراکندگی سلول های رعد و برق قدیمی، سلول های رعد و برق جدید پشت سر هم ظاهر می شوند. در بادهای خفیف، یک سلول منفرد می تواند در طول عمر خود مسافت بسیار کوتاهی را طی کند، کمتر از دو کیلومتر. با این حال، در طوفان‌های تندری بزرگ‌تر، سلول‌های جدید توسط جریان رو به پایینی که از یک سلول بالغ جریان می‌یابد، ایجاد می‌شوند و ظاهر حرکت سریعی را به وجود می‌آورند که همیشه با جهت باد منطبق نیست. در طوفان های تندری چند سلولی بزرگ، الگویی وجود دارد که در آن سلول جدیدی در سمت راست جهت جریان هوا در نیمکره شمالی و در سمت چپ جهت جریان هوا در نیمکره جنوبی تشکیل می شود.

انرژی

انرژی که یک طوفان رعد و برق را تحریک می کند از گرمای نهان آزاد شده در هنگام متراکم شدن بخار آب و تشکیل قطرات ابر ناشی می شود. به ازای هر گرم آبی که در جو متراکم می شود، تقریباً 600 کالری گرما آزاد می شود. هنگامی که قطرات آب در بالای ابر یخ می زند، 80 کالری اضافی در هر گرم آزاد می شود. انتشار پنهان انرژی حرارتیتا حدی به انرژی جنبشی جریان رو به بالا تبدیل می شود. تخمین تقریبی از کل انرژی یک طوفان رعد و برق را می توان بر اساس مقدار کل آبی که به عنوان بارش از ابر ریخته شده است، انجام داد. انرژی معمولی در حدود 100 میلیون کیلووات ساعت است که تقریباً معادل یک بار هسته ای 20 کیلوتنی است (اگرچه این انرژی در حجم بسیار بیشتری از فضا و در مدت زمان طولانی تری آزاد می شود). رعد و برق های چند سلولی بزرگ می توانند 10 و 100 برابر انرژی بیشتری داشته باشند.

جریان های نزولی و جبهه های زمخت

جلوی توفان یک طوفان قدرتمند

جریان های رو به پایین در طوفان های تندری در ارتفاعاتی رخ می دهد که دمای هوا کمتر از دمای منطقه اطراف است و این جریان پایین با شروع به ذوب ذرات بارش یخی و تبخیر قطرات ابر حتی سردتر می شود. هوا در جریان رو به پایین نه تنها متراکم تر از هوای اطراف است، بلکه دارای حرکت زاویه ای افقی است که متفاوت از هوای اطراف است. برای مثال، اگر در ارتفاع 10 کیلومتری یک جریان رو به پایین رخ دهد، آنگاه با سرعت افقی به میزان قابل توجهی بیشتر از سرعت باد در زمین به سطح زمین می رسد. در نزدیکی زمین، این هوا قبل از رعد و برق با سرعتی بیشتر از سرعت حرکت کل ابر به جلو منتقل می شود. به همین دلیل است که یک ناظر روی زمین نزدیک شدن یک طوفان رعد و برق را از طریق جریان هوای سرد حتی قبل از اینکه ابر رعد و برق در بالای سر قرار گیرد، احساس خواهد کرد. جریان نزولی که بر روی زمین پخش می شود، منطقه ای به عمق 500 متر تا 2 کیلومتر با تفاوت مشخص بین هوای سرد جریان و هوای گرم و مرطوب ایجاد می کند که از آن طوفان رعد و برق تشکیل می شود. عبور از چنین جبهه ی غلیظی به راحتی با افزایش باد و کاهش ناگهانی دما مشخص می شود. در عرض پنج دقیقه، دمای هوا می تواند 5 درجه سانتیگراد یا بیشتر کاهش یابد. یک اسکوال یک دروازه اسکال مشخص با محور افقی، کاهش شدید دما و تغییر جهت باد را تشکیل می دهد.

در موارد شدید، جلوی خمیده ایجاد شده توسط جریان رو به پایین می تواند به سرعت بیش از 50 متر بر ثانیه برسد و باعث تخریب خانه ها و محصولات شود. بیشتر اوقات، هنگامی که یک خط سازمان یافته از رعد و برق در شرایط باد شدید در سطوح متوسط ایجاد می شود، طوفان شدید رخ می دهد. در عین حال، مردم ممکن است فکر کنند که این تخریب ناشی از یک گردباد بوده است. اگر شاهدی وجود نداشته باشد که ابر قیفی شکل مشخصه یک گردباد را دیده باشد، می توان علت تخریب را با ماهیت تخریب ناشی از باد تعیین کرد. در گردبادها، تخریب به صورت دایره‌ای رخ می‌دهد و طوفان رعد و برق ناشی از جریان رو به پایین باعث تخریب در درجه اول در یک جهت می‌شود. هوای سرد معمولا با باران همراه است. در برخی موارد، قطرات باران با ریزش کاملاً تبخیر می‌شوند و در نتیجه یک رعد و برق خشک رخ می‌دهد. در وضعیت مخالف، نمونه ای از رعد و برق های شدید چند سلولی و ابرسلولی، باران شدید و تگرگ رخ می دهد که باعث سیل ناگهانی می شود.

گردبادها

گردباد یک گرداب قوی و در مقیاس کوچک در زیر ابرهای رعد و برق با محوری تقریباً عمودی اما اغلب منحنی است. از حاشیه تا مرکز گردباد، افت فشار 100-200 hPa مشاهده می شود. سرعت باد در گردبادها می تواند بیش از 100 متر بر ثانیه باشد و از نظر تئوری می تواند به سرعت صوت برسد. در روسیه، گردبادها نسبتاً به ندرت اتفاق می افتند، اما خسارات زیادی به بار می آورند. بیشترین فراوانی گردبادها در جنوب بخش اروپایی روسیه رخ می دهد.

دوش ها

در طوفان‌های رعد و برق کوچک، پیک پنج دقیقه‌ای بارش شدید می‌تواند از ۱۲۰ میلی‌متر در ساعت تجاوز کند، اما همه باران‌های دیگر از شدت قدر کمتری برخوردارند. یک رعد و برق متوسط حدود 2000 متر مکعب باران تولید می کند، اما یک رعد و برق بزرگ می تواند ده برابر این میزان بارندگی را تولید کند. رعد و برق های سازمان یافته بزرگ مرتبط با سیستم های همرفتی در مقیاس متوسط می توانند 10 تا 1000 میلیون متر مکعب بارندگی ایجاد کنند.

ساختار الکتریکی یک ابر رعد و برق

ساختار بارها در ابرهای رعد و برق در مناطق مختلف

توزیع و حرکت بارهای الکتریکی در داخل و اطراف یک ابر رعد و برق فرآیندی پیچیده و دائماً در حال تغییر است. با این وجود، می توان تصویری کلی از توزیع بارهای الکتریکی در مرحله بلوغ ابر ارائه داد. ساختار دوقطبی مثبت غالب به این صورت است که در آن بار مثبت در بالای ابر و بار منفی در زیر آن در داخل ابر قرار دارد. در پایه ابر و زیر آن بار مثبت کمتری وجود دارد. یون‌های جوی که تحت تأثیر میدان الکتریکی حرکت می‌کنند، لایه‌های غربالگری را در مرزهای ابر تشکیل می‌دهند و ساختار الکتریکی ابر را از یک ناظر خارجی می‌پوشانند. اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهد که در شرایط جغرافیایی مختلف، بار منفی اصلی یک ابر رعد و برق در ارتفاعات با دمای محیطی از ۵- تا ۱۷- درجه سانتی‌گراد قرار دارد. هر چه سرعت جریان رو به بالا در ابر بیشتر باشد، مرکز بار منفی در ارتفاع بالاتری قرار می گیرد. چگالی بار فضایی در محدوده 1-10 C/km³ است. نسبت قابل توجهی از طوفان های تندری با ساختار بار معکوس وجود دارد: - یک بار منفی در قسمت بالایی ابر و یک بار مثبت در قسمت داخلی ابر، و همچنین یک ساختار پیچیده با چهار منطقه یا بیشتر از بارهای فضایی. از قطبیت های مختلف

مکانیزم برق رسانی

مکانیسم‌های زیادی برای توضیح شکل‌گیری ساختار الکتریکی یک ابر رعد و برق پیشنهاد شده‌اند و هنوز هم منطقه‌ای برای تحقیقات فعال است. فرضیه اصلی بر این واقعیت استوار است که اگر ذرات ابرهای بزرگتر و سنگین تر عمدتاً بار منفی داشته باشند و ذرات کوچک سبکتر بار مثبت داشته باشند، در این صورت جداسازی فضایی بارهای فضایی به دلیل این واقعیت است که ذرات بزرگ با سرعت بیشتری سقوط می کنند. اجزای ابر کوچک این مکانیسم به طور کلی با آزمایش های آزمایشگاهی سازگار است که انتقال بار قوی را نشان می دهد وقتی دانه های یخ (دانه ها ذرات متخلخلی هستند که از قطرات آب منجمد ساخته شده اند) یا تگرگ با کریستال های یخ در حضور قطرات آب فوق سرد شده برهم کنش می کنند. علامت و بزرگی بار منتقل شده در طول تماس ها به دمای هوای اطراف و محتوای آب ابر و همچنین به اندازه بلورهای یخ، سرعت برخورد و عوامل دیگر بستگی دارد. عمل سایر مکانیسم های الکتریکی نیز امکان پذیر است. هنگامی که مقدار بار الکتریکی حجمی انباشته شده در ابر به اندازه کافی بزرگ می شود، تخلیه رعد و برق بین مناطقی که دارای علامت مخالف هستند رخ می دهد. تخلیه همچنین می تواند بین ابر و زمین، ابر و جو خنثی یا ابر و یونوسفر رخ دهد. در یک رعد و برق معمولی، بین دو سوم تا 100 درصد تخلیه‌ها، تخلیه‌های درون ابری، بین ابری یا ابر به هوا است. باقی مانده تخلیه ابر به زمین است. در سال های اخیر، مشخص شده است که رعد و برق را می توان به طور مصنوعی در ابر آغاز کرد، که در شرایط عادی به رعد و برق تبدیل نمی شود. در ابرهایی که دارای مناطق برق‌دار هستند و میدان‌های الکتریکی ایجاد می‌کنند، رعد و برق می‌تواند توسط کوه‌ها، ساختمان‌های مرتفع، هواپیماها یا موشک‌هایی که خود را در منطقه‌ای از میدان‌های الکتریکی قوی می‌بینند آغاز شود.

زرنیتسا - جرقه های فوری نور در افق در طول یک رعد و برق دور.

در هنگام رعد و برق، صدای رعد و برق به دلیل فاصله زیاد شنیده نمی شود، اما می توانید رعد و برق هایی را مشاهده کنید که نور آن از ابرهای کومولونیمبوس (عمدتا از بالای آنها) منعکس می شود. این پدیده در تاریکی، عمدتاً بعد از 5 ژوئیه، در هنگام برداشت غلات مشاهده می شود، بنابراین رعد و برق عموماً همزمان با پایان تابستان، آغاز برداشت محصول بود و گاهی اوقات نانوا نیز نامیده می شود.

طوفان برف

طرح تشکیل رعد و برق برفی

رعد و برق برفی (همچنین رعد و برق برفی) یک طوفان تندری، یک پدیده هواشناسی بسیار نادر است که در سال 5-6 بار در جهان رخ می دهد. به جای باران شدید، بارش برف، باران یخ زده یا گلوله های یخ می بارد. این اصطلاح عمدتاً در علوم عامه و ادبیات خارجی استفاده می شود. رعد و برق). در هواشناسی حرفه ای روسیه چنین اصطلاحی وجود ندارد: در چنین مواردی، رعد و برق و برف سنگین به طور همزمان مشاهده می شود.

مواردی از رعد و برق زمستانی در تواریخ باستان روسیه ذکر شده است: رعد و برق در زمستان در سال 1383 (رعد و برق بسیار وحشتناک و گردباد شدید وجود داشت)، در سال 1396 (در مسکو در 25 دسامبر "... رعد و برق بود و ابر بود. از کشور ظهر")، در سال 1447 (در نوگورود در 13 نوامبر "... در نیمه شب یک رعد و برق وحشتناک و رعد و برق بزرگ بود")، در سال 1491 (در 2 ژانویه در پسکوف رعد و برق شنیده شد).

روند وقوع رعد و برق به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است علم مدرن. اعتقاد بر این است که در بیشتر موارد (90٪) تخلیه بین ابر و زمین دارای بار منفی است. انواع نادرتر باقی مانده تخلیه رعد و برق را می توان به سه نوع تقسیم کرد:

تخلیه از زمین به ابر منفی است.
رعد و برق مثبت از ابر به زمین؛
فلاش از زمین به ابری با بار مثبت.

بیشتر تخلیه ها در یک ابر یا بین ابرهای تندری مختلف ثبت می شوند.

تشکیل رعد و برق: نظریه فرآیند

تشکیل دبی رعد و برق: 1 = تقریباً 6 هزار متر و 30- درجه سانتی گراد، 2 = 15 هزار متر و 30- درجه سانتی گراد.

تخلیه های الکتریکی جوی یا صاعقه بین زمین و آسمان از ترکیب و وجود برخی شرایط ضروری تشکیل می شود که مهم ترین آنها ظهور همرفت است. این یک پدیده طبیعی است که طی آن توده های هوا که کاملاً گرم و مرطوب هستند توسط یک جریان صعودی به لایه های بالایی جو منتقل می شوند. در همان زمان، رطوبت موجود در آنها به حالت جامد تجمع - یخ تبدیل می شود. جبهه‌های رعد و برق زمانی تشکیل می‌شوند که ابرهای کومولونیمبوس در ارتفاع بیش از 15 هزار متر قرار دارند و جریان‌های بلند شده از زمین تا 100 کیلومتر در ساعت سرعت دارند. همرفت منجر به تشکیل رعد و برق می شود زیرا تگرگ های بزرگتر از قسمت پایینی ابر با هم برخورد می کنند و به سطح قطعات سبک یخ در بالای آن می سایند.

بارهای ابرهای رعد و برق و توزیع آنها

بارهای منفی و مثبت: 1 = تگرگ، 2 = بلورهای یخ.

مطالعات متعدد تایید می‌کنند که تگرگ‌های سنگین‌تر که وقتی دمای هوا گرم‌تر از -15 درجه سانتی‌گراد است تشکیل می‌شوند، بار منفی دارند، در حالی که کریستال‌های یخ سبک که وقتی دمای هوا سردتر - 15 درجه سانتی‌گراد است، معمولاً بار مثبت دارند. جریان‌های هوایی که از زمین بلند می‌شوند، یخ‌های نور مثبت را به لایه‌های بالاتر، تگرگ‌های منفی را به بخش مرکزی ابر می‌برند و ابر را به سه قسمت تقسیم می‌کنند:

بالاترین منطقه با بار مثبت؛
منطقه میانی یا مرکزی، تا حدی بار منفی؛
پایین تر با بار تا حدی مثبت.

دانشمندان توسعه رعد و برق در ابر را با این واقعیت توضیح می دهند که الکترون ها به گونه ای توزیع می شوند که قسمت بالایی دارای بار مثبت و قسمت میانی و بخشی پایین دارای بار منفی است. گاهی اوقات این نوع خازن تخلیه می شود. رعد و برقی که از قسمت منفی ابر منشا می گیرد به سمت زمین مثبت حرکت می کند. در این حالت، قدرت میدان مورد نیاز برای تخلیه صاعقه باید در محدوده 0.5-10 کیلو ولت بر سانتی متر باشد. این مقدار به خواص عایق هوا بستگی دارد.

توزیع دبی: 1 = تقریباً 6 هزار متر، 2 = میدان الکتریکی.

محاسبه هزینه

اشیاء ما

JSC "Mosvodokanal"، مجموعه ورزشی و تفریحی خانه تعطیلات "Pyalovo"

آدرس شیء:منطقه مسکو، منطقه میتیشچی، روستا. پروسی، 25

نوع کار:طراحی و نصب سیستم حفاظت از صاعقه خارجی.

ترکیب حفاظت در برابر صاعقه:یک مش محافظ صاعقه در امتداد سقف صاف سازه محافظت شده گذاشته شده است. دو لوله دودکش با نصب صاعقه گیر به طول 2000 میلی متر و قطر 16 میلی متر محافظت می شود. فولاد گالوانیزه گرم با قطر 8 میلی متر (بخش 50 میلی متر مربع مطابق با RD 34.21.122-87) به عنوان هادی صاعقه استفاده شد. هادی های پایین در پشت لوله های تخلیه روی گیره هایی با پایانه های گیره قرار می گیرند. برای هادی های پایین از هادی ساخته شده از فولاد گالوانیزه گرم با قطر 8 میلی متر استفاده می شود.

GTPP ترشکوو

آدرس شیء:شهر مسکو. بزرگراه Borovskoe، منطقه مشترک "Tereshkovo".

نوع کار:نصب یک سیستم حفاظتی خارجی در برابر صاعقه (قطعات حفاظت از صاعقه و هادی های پایین).

تجهیزات جانبی:

اجرا:مقدار کل هادی فولادی گالوانیزه گرم برای 13 سازه داخل تاسیسات 215000 متر بود. یک شبکه محافظ صاعقه بر روی سقف ها با گام سلولی 5x5 متر گذاشته شده و 2 هادی پایین در گوشه ساختمان ها نصب شده است. نگهدارنده های دیواری، رابط های میانی، نگهدارنده های سقف های مسطح با بتن و پایانه های اتصال پرسرعت به عنوان عناصر چفت و بست استفاده می شوند.

کارخانه Solnechnogorsk "EUROPLAST"

آدرس شیء:منطقه مسکو، منطقه Solnechnogorsk، روستا. رادوملیا.

نوع کار:طراحی سیستم حفاظت در برابر صاعقه برای ساختمان صنعتی.

تجهیزات جانبی:تولید شده توسط OBO Bettermann.

انتخاب سیستم حفاظت در برابر صاعقه:حفاظت در برابر صاعقه کل ساختمان طبق رده III به صورت توری حفاظت از صاعقه ساخته شده از هادی گالوانیزه گرم Rd8 با گام سلولی 12x12 متر انجام می شود. هادی حفاظت از صاعقه در بالای سقف روی هولدرها قرار می گیرد. برای سقف نرم ساخته شده از پلاستیک با وزن بتن. با نصب یک صاعقه گیر چندگانه متشکل از میله های برق گیر، حفاظت اضافی از تجهیزات در سطح پایین سقف را فراهم کنید. به عنوان صاعقه گیر از میله فولادی گالوانیزه گرم Rd16 به طول 2000 میلی متر استفاده کنید.

ساختمان مک دونالد

آدرس شیء:منطقه مسکو، دوموددوو، بزرگراه M4-Don

نوع کار:ساخت و نصب سیستم حفاظت از صاعقه خارجی.

تجهیزات جانبی:تولید شده توسط J. Propster.

مجموعه محتویات:توری محافظ رعد و برق ساخته شده از هادی Rd8، 50 میلی متر مربع، SGC; صاعقه گیر آلومینیومی Rd16 L=2000 میلی متر; اتصالات جهانی Rd8-10/Rd8-10، SGC. رابط های میانی Rd8-10/Rd16، Al; نگهدارنده دیوار Rd8-10, SGC; پایانه های ترمینال، SGC؛ نگهدارنده های پلاستیکی روی سقف صاف با پوشش (با بتن) برای هادی گالوانیزه Rd8. میله های عایق d=16 L=500mm.

کلبه خصوصی، بزرگراه Novorizhskoe

آدرس شیء:منطقه مسکو، بزرگراه نووریژسکو، روستای کلبه

نوع کار:تولید و نصب سیستم حفاظت از صاعقه خارجی.

تجهیزات جانبیتولید شده توسط Dehn.

مشخصات:هادی های Rd8 ساخته شده از فولاد گالوانیزه، هادی های مسی Rd8، نگهدارنده های مسی Rd8-10 (شامل رج ها)، کانکتورهای جهانی Rd8-10 ساخته شده از فولاد گالوانیزه، نگهدارنده های ترمینال Rd8-10 ساخته شده از مس و فولاد ضد زنگ، پایانه های مسی Rd8-10 کانکتورهای میانی دو فلزی Rd8-10/Rd8-10، نوار و گیره برای چسباندن نوار به زهکش مسی.

خانه شخصی، ایکشا

آدرس شیء:منطقه مسکو، روستای ایکشا

نوع کار:طراحی و نصب سیستم های حفاظت در برابر صاعقه خارجی، زمین و یکسان سازی پتانسیل.

تجهیزات جانبی: B-S-Technic، Citel.

حفاظت خارجی در برابر صاعقه:صاعقه گیرهای ساخته شده از مس، هادی مسی به طول کل 250 متر، نگهدارنده های سقف و نما، عناصر اتصال.

حفاظت داخلی در برابر صاعقه:برقگیر DUT250VG-300/G TNC ساخت شرکت CITEL GmbH.

زمین گیری:میله های زمین ساخته شده از فولاد گالوانیزه Rd20 12 عدد. با بند، نوار فولادی Fl30 به طول کل 65 متر، کانکتورهای متقاطع.

خانه خصوصی، بزرگراه یاروسلاوسکو

آدرس شیء:منطقه مسکو، منطقه پوشکینسکی، بزرگراه یاروسلاوکو، روستای کلبه

نوع کار:طراحی و نصب سیستم حفاظت از صاعقه خارجی و زمین.

تجهیزات جانبیتولید شده توسط Dehn.

ترکیب کیت حفاظت در برابر صاعقه برای سازه:هادی Rd8، 50 میلی متر مربع، مس. گیره لوله Rd8-10; صاعقه گیر Rd16 L=3000 میلی متر، مس; میله های زمین Rd20 L=1500 mm, SGC; نوار Fl30 25x4 (50 متر)، فولاد گالوانیزه؛ برقگیر DUT250VG-300/G TNC، CITEL GmbH.

قلمرو "Noginsk-Technopark"، ساختمان تولید و انبار با بلوک اداری و رفاهی

آدرس شیء:منطقه مسکو، منطقه نوگینسکی.

نوع کار:تولید و نصب سیستم های حفاظت در برابر صاعقه خارجی و زمین.

تجهیزات جانبی:جی. پروپستر.

حفاظت خارجی در برابر صاعقه:روی سقف مسطح ساختمان حفاظت شده یک توری ترمینال هوا با گام سلولی 10×10 متر گذاشته شده است که با نصب 9 میله پایانه هوا به طول 2000 میلی متر و قطر 16 میلی متر بر روی آنها، نورگیرها محافظت می شوند. .

هادی های پایین:آنها در یک "پای" از نمای ساختمان به مقدار 16 قطعه گذاشته می شوند. برای هادی های پایین از هادی فولادی گالوانیزه در غلاف PVC به قطر 10 میلی متر استفاده می شود.

زمین گیری:ساخته شده به شکل یک مدار حلقه با یک هادی زمین افقی به صورت نوار گالوانیزه 40x4 میلی متر و میله های زمین عمیق Rd20 طول L 2x1500 میلی متر.

همه اشیاء

اخبار

یوتیوب دایره المعارفی

1 / 5

✪ چرا: رعد و برق چیست؟ کارتون آموزشی برای کودکان

✪ جایی که می توانید رعد و برق توپ را ببینید

✪ رعد و برق توپ / جن، جن، جت / پدیده رعد و برق

✪ اگر صاعقه به رودخانه برخورد کند چه اتفاقی می افتد

✪ سخت در یک رعد و برق، در آب، در گل! روی اسکوتر برقی ZAXBOARD AVATAR / Arstyle /

زیرنویس

جغرافیای رعد و برق

در همان زمان، حدود یک و نیم هزار رعد و برق در زمین وجود دارد؛ میانگین شدت تخلیه ها 100 رعد و برق در ثانیه تخمین زده می شود. توفان های تندری به طور نابرابر در سطح سیاره پخش می شوند. تقریباً ده برابر کمتر رعد و برق در اقیانوس ها نسبت به قاره ها وجود دارد. حدود 78٪ از تمام تخلیه های رعد و برق در منطقه استوایی و استوایی (از 30 درجه عرض شمالی تا 30 درجه عرض جغرافیایی جنوبی) متمرکز شده است. بیشترین فعالیت رعد و برق در آفریقای مرکزی رخ می دهد. در مناطق قطبی قطب شمال و قطب جنوب و بر فراز قطب ها، عملاً هیچ رعد و برقی وجود ندارد. شدت رعد و برق به دنبال خورشید است و حداکثر رعد و برق در تابستان (در عرض های جغرافیایی متوسط) و در ساعات بعدازظهر روز رخ می دهد. حداقل رعد و برق ثبت شده قبل از طلوع خورشید رخ می دهد. توفان های تندری نیز تحت تأثیر ویژگی های جغرافیایی منطقه هستند: مراکز رعد و برق قوی در مناطق کوهستانی هیمالیا و کوردیلرا قرار دارند.

میانگین سالانه روزهای همراه با رعد و برق در برخی از شهرهای روسیه:

شهر	تعداد روزهای همراه با رعد و برق
آرخانگلسک	20
آستاراخان	14
بارنائول	32
بلاگوشچنسک	28
بریانسک	28
ولادی وستوک	13
ولگوگراد	21
ورونژ	26
اکاترینبورگ	28
ایرکوتسک	15
کازان	28
کالینینگراد	18
کراسنویارسک	24
مسکو	24
مورمانسک	4
نیژنی نووگورود	28
نووسیبیرسک	20
اومسک	27
اورنبورگ	28
پتروپاولوفسک-کامچاتسکی	1
روستوف-آن-دون	31
سامارا	25
سن پترزبورگ	16
ساراتوف	28
سوچی	50
استاوروپل	26
سیکتیوکار	25
تومسک	24
اوفا	31
خاباروفسک	25
خانتی مانسیسک	20
چلیابینسک	24
چیتا	27
یوژنو ساخالینسک	7
یاکوتسک	12

مراحل توسعه یک ابر رعد و برق

شرایط لازم برای وقوع یک ابر رعد و برق عبارتند از وجود شرایط برای توسعه همرفت یا مکانیسم دیگری که جریان های رو به بالا از منبع رطوبت کافی برای تشکیل بارش ایجاد می کند و وجود ساختاری که در آن مقداری ابر ایجاد می شود. ذرات در حالت مایع و برخی در حالت یخی هستند. همرفتی که منجر به ایجاد رعد و برق در موارد زیر می شود:

با گرمایش ناهموار لایه هوای سطحی روی سطوح مختلف زیرین. به عنوان مثال، بر روی سطح آب و خشکی به دلیل اختلاف دمای آب و خاک. در شهرهای بزرگ، شدت همرفت بسیار بیشتر از مجاورت شهر است.
هنگامی که هوای گرم بالا می رود یا توسط هوای سرد در جبهه های جوی جابجا می شود. همرفت اتمسفر در جبهه های جوی بسیار شدیدتر و فراوان تر از جابجایی درون توده ای است. غالباً همرفت پیشانی همزمان با ابرهای نیمبوستراتوس و بارش پتویی ایجاد می‌شود که ابرهای کومولونیمبوس در حال توسعه را می‌پوشاند.
هنگامی که هوا در مناطق کوهستانی بالا می رود. حتی ارتفاعات کوچک در منطقه منجر به افزایش تشکیل ابر (به دلیل همرفت اجباری) می شود. کوه های مرتفع شرایط سختی را برای توسعه همرفت ایجاد می کنند و تقریباً همیشه فرکانس و شدت آن را افزایش می دهند.

طبقه بندی ابرهای رعد و برق

در قرن بیستم، طوفان‌های تندری بر اساس شرایط شکل‌گیری آن‌ها طبقه‌بندی می‌شدند: درون توده‌ای، پیشانی یا کوه‌نگاری. در حال حاضر طبقه بندی رعد و برق ها بر اساس ویژگی های خود رعد و برق رایج تر است و این ویژگی ها عمدتاً به محیط هواشناسی که در آن رعد و برق ایجاد می شود بستگی دارد.
شرط لازم اصلی برای تشکیل ابرهای رعد و برق، وضعیت ناپایداری جو است که جریان های صعودی را تشکیل می دهد. بسته به اندازه و قدرت این گونه جریان ها، ابرهای رعد و برق از انواع مختلفی تشکیل می شوند.

تک سلولی

ابرهای کومولونیمبوس تک سلولی (Cb) در روزهای با باد کم در یک میدان فشار کم گرادیان ایجاد می‌شوند. به آنها داخل توده یا محلی نیز می گویند. آنها از یک سلول همرفتی با جریان رو به بالا در قسمت مرکزی آن تشکیل شده‌اند، می‌توانند به شدت رعد و برق و تگرگ برسند و با بارش به سرعت فرو بریزند. ابعاد چنین ابری عبارتند از: عرضی - 5-20 کیلومتر، عمودی - 8-12 کیلومتر، طول عمر - حدود 30 دقیقه، گاهی اوقات تا 1 ساعت. پس از رعد و برق تغییرات عمده ای در آب و هوا وجود ندارد.
تشکیل ابر با تشکیل یک ابر کومولوس با آب و هوای منصفانه (Cumulus humilis) آغاز می شود. در شرایط مساعد، ابرهای کومولوس حاصل در هر دو جهت عمودی و افقی به سرعت رشد می کنند، در حالی که جریان های رو به بالا تقریباً در کل حجم ابر قرار دارند و از 5 متر بر ثانیه به 15-20 متر بر ثانیه افزایش می یابند. جریان های نزولی بسیار ضعیف هستند. هوای اطراف به دلیل اختلاط در مرز و بالای ابر به طور فعال به داخل ابر نفوذ می کند. ابر وارد مرحله میانی کومولوس (Cumulus mediocris) می شود. کوچکترین قطرات آب که در نتیجه تراکم در چنین ابری ایجاد می شوند به قطرات بزرگتر ادغام می شوند که توسط جریان های صعودی قدرتمند به سمت بالا منتقل می شوند. ابر هنوز همگن است و از قطرات آب تشکیل شده است که توسط یک جریان صعودی نگه داشته شده است - هیچ بارندگی نمی بارد. در بالای ابر، زمانی که ذرات آب وارد منطقه دمای منفی می شوند، قطرات به تدریج شروع به تبدیل شدن به کریستال های یخ می کنند. ابر وارد مرحله ابر کومولوس قدرتمند (Cumulus congestus) می شود. ترکیب ترکیبی ابر منجر به بزرگ شدن عناصر ابر و ایجاد شرایط برای بارش و تشکیل رعد و برق می شود. چنین ابری کومولونیمبوس (Cumulonimbus) یا (در مورد خاص) کومولونیمبوس طاس (Cumulonimbus calvus) نامیده می شود. جریان عمودی در آن به 25 متر بر ثانیه می رسد و سطح قله به ارتفاع 7-8 کیلومتر می رسد.
ذرات بارندگی در حال تبخیر هوای اطراف را خنک می کنند که منجر به تشدید بیشتر جریان های پایین می شود. در مرحله بلوغ، هر دو جریان هوا به سمت بالا و پایین به طور همزمان در ابر وجود دارند.
در مرحله فروپاشی در ابر، جریان های رو به پایین غالب است که به تدریج کل ابر را می پوشاند.

رعد و برق خوشه ای چند سلولی

این رایج ترین نوع طوفان تندری است که با اختلالات مزو مقیاس (دارای مقیاس 10 تا 1000 کیلومتر) همراه است. یک خوشه چند سلولی شامل گروهی از سلول های رعد و برق است که به صورت یک واحد حرکت می کنند، اگرچه هر سلول در خوشه در مرحله متفاوتی از توسعه ابرهای رعد و برق قرار دارد. سلول های رعد و برق بالغ معمولاً در قسمت مرکزی خوشه قرار دارند و سلول های در حال پوسیدگی در سمت بادگیر خوشه قرار دارند. اندازه عرضی آنها 20-40 کیلومتر است، قله های آنها اغلب به تروپوپوز می رسد و به استراتوسفر نفوذ می کند. رعد و برق های خوشه ای چند سلولی می توانند تگرگ، بارش باران و وزش باد نسبتا ضعیف را ایجاد کنند. هر سلول جداگانه در یک خوشه چند سلولی حدود 20 دقیقه بالغ می ماند. خود خوشه چند سلولی می تواند چندین ساعت وجود داشته باشد. این نوع رعد و برق معمولاً شدیدتر از طوفان تندری تک سلولی است، اما بسیار ضعیف تر از طوفان ابرسلولی است.

رعد و برق خطی چند سلولی (خطوط توفانی)

رعد و برق خطی چند سلولی خطی از طوفان های تندری با یک جبهه طوفانی طولانی و به خوبی توسعه یافته در لبه جلویی است. خط اسکوال ممکن است ممتد یا حاوی شکاف باشد. یک خط چند سلولی نزدیک به یک دیوار تاریک از ابر ظاهر می شود که معمولاً افق را در سمت غربی (در نیمکره شمالی) می پوشاند. تعداد زیادی از جریان‌های هوای صعودی/نزولی با فاصله نزدیک به ما این امکان را می‌دهد که این مجموعه طوفان‌های تندری را به عنوان چند سلولی معرفی کنیم، اگرچه ساختار رعد و برق آن به شدت با یک طوفان خوشه‌ای چند سلولی متفاوت است. خطوط سنگلاخ می توانند تگرگ بزرگ (به قطر بیش از 2 سانتی متر) و رگبارهای شدید ایجاد کنند، اما معروفند که آنها جریان های پایینی قوی و قیچی های بادی تولید می کنند که برای هوانوردی خطرناک است. یک اسکال لاین از نظر خواص شبیه به جبهه سرد است، اما نتیجه محلی فعالیت طوفان است. غالباً یک خط تهوع در جلوی یک جبهه سرد رخ می دهد. در تصاویر رادار، این سیستم شبیه پژواک کمانی است. این پدیده برای آمریکای شمالی معمول است؛ در اروپا و قلمرو اروپایی روسیه کمتر مشاهده می شود.

رعد و برق سوپرسل

ابر سلول بسیار سازمان یافته ترین ابر رعد و برق است. ابرهای سوپرسل نسبتاً کمیاب هستند، اما بزرگترین تهدید را برای سلامتی و زندگی انسان و دارایی آنها به شمار می‌روند. ابر ابر سلولی شبیه به یک ابر تک سلولی است که هر دو دارای یک منطقه جریان صعودی هستند. تفاوت در اندازه سوپرسل نهفته است: قطر حدود 50 کیلومتر، ارتفاع - 10-15 کیلومتر (اغلب مرز بالایی به استراتوسفر نفوذ می کند) با سندان نیم دایره ای منفرد. سرعت جریان رو به بالا در یک ابر ابر سلولی بسیار بیشتر از سایر انواع ابرهای رعد و برق است: تا 40-60 متر بر ثانیه. ویژگی اصلی که ابر ابرسلولی را از سایر انواع ابرها متمایز می کند وجود چرخش است. جریان صعودی چرخشی در ابر ابرسلولی (که در اصطلاح رادار مزوسیکلون نامیده می‌شود) پدیده‌های آب و هوایی شدید مانند تگرگ بزرگ (قطر 2 تا 5 سانتی‌متر، گاهی اوقات بیشتر)، رگبار با سرعت‌های تا 40 متر بر ثانیه و گردبادهای مخرب قوی ایجاد می‌کند. شرایط محیطی عامل اصلی تشکیل ابر ابر سلولی است. یک ناپایداری همرفتی بسیار قوی هوا مورد نیاز است. دمای هوای نزدیک زمین (قبل از رعد و برق) باید +27...+30 و بالاتر باشد، اما شرط اصلی لازم وزش باد با جهت متغیر است که باعث چرخش شود. چنین شرایطی با برش باد در تروپوسفر میانی به دست می آید. بارش تشکیل شده در جریان بالا در امتداد سطح بالایی ابر توسط یک جریان قوی به منطقه جریان پایین منتقل می شود. بنابراین، مناطق جریان صعودی و نزولی در فضا از هم جدا می شوند که عمر ابر را برای مدت طولانی تضمین می کند. معمولاً باران خفیفی در لبه جلویی ابر ابر سلولی وجود دارد. بارندگی شدید در نزدیکی منطقه بالارونده رخ می دهد و شدیدترین بارش و تگرگ بزرگ در شمال شرقی منطقه اصلی بالابر رخ می دهد. خطرناک ترین شرایط در نزدیکی منطقه اصلی جریان بالا (معمولاً به سمت عقب طوفان) مشاهده می شود.

مشخصات فیزیکی ابرهای تندری

مطالعات هواپیماها و رادارها نشان می دهد که یک سلول رعد و برق معمولاً به ارتفاع حدود 8-10 کیلومتر می رسد و حدود 30 دقیقه عمر می کند. یک طوفان تندری جدا شده معمولاً از چندین سلول در مراحل مختلف رشد تشکیل شده است و حدود یک ساعت طول می کشد. رعد و برق های بزرگ می توانند ده ها کیلومتر قطر داشته باشند، اوج آنها می تواند به ارتفاع بیش از 18 کیلومتر برسد و می تواند ساعت ها ادامه یابد.

به سمت بالا و پایین جریان دارد

اسکال

در برخی از رعد و برق ها، جریان های شدید هوا به سمت پایین رخ می دهد و بادهایی با نیروی مخرب در سطح زمین ایجاد می کند. بسته به اندازه آنها، به این گونه جریان های رو به پایین اسکوال یا میکروسکوال می گویند. یک اسکال با قطر بیش از 4 کیلومتر می تواند بادهایی با سرعت 60 متر بر ثانیه ایجاد کند. میکروسکوال ها از نظر اندازه کوچکتر هستند، اما سرعت باد تا 75 متر بر ثانیه ایجاد می کنند. اگر از هوای به اندازه کافی گرم و مرطوب، رعد و برق مولد طوفان تشکیل شود، آنگاه میکروسکوال با بارش شدید باران همراه خواهد بود. با این حال، اگر یک طوفان رعد و برق از هوای خشک تشکیل شود، بارش ممکن است در هنگام سقوط تبخیر شود (باندهای بارش در هوا یا virga)، و میکروسکوال خشک خواهد شد. بادهای رو به پایین یک خطر جدی برای هواپیماها هستند، به ویژه در هنگام برخاستن یا فرود، زیرا بادهای نزدیک به زمین با تغییرات ناگهانی شدید در سرعت و جهت ایجاد می کنند.

توسعه عمودی

آشفتگی

جنبش

سرعت و حرکت یک ابر رعد و برق به جهت باد بستگی دارد، در درجه اول به تعامل جریان های صعودی و نزولی ابر با جریان های هوای حامل در لایه های میانی جو که در آن رعد و برق ایجاد می شود. سرعت یک رعد و برق جدا شده معمولاً حدود 20 کیلومتر در ساعت است، اما برخی از رعد و برق ها بسیار سریعتر حرکت می کنند. در شرایط شدید، یک ابر رعد و برق می تواند با سرعت 65-80 کیلومتر در ساعت در هنگام عبور از جبهه های سرد فعال حرکت کند. در اکثر طوفان های تندری، با پراکندگی سلول های رعد و برق قدیمی، سلول های رعد و برق جدید پشت سر هم ظاهر می شوند. در بادهای خفیف، یک سلول منفرد می تواند در طول عمر خود مسافت بسیار کوتاهی را طی کند، کمتر از دو کیلومتر. با این حال، در طوفان‌های تندری بزرگ‌تر، سلول‌های جدید توسط جریان رو به پایینی که از یک سلول بالغ جریان می‌یابد، ایجاد می‌شوند و ظاهر حرکت سریعی را به وجود می‌آورند که همیشه با جهت باد منطبق نیست. در طوفان های تندری چند سلولی بزرگ، الگویی وجود دارد که در آن سلول جدیدی در سمت راست جریان هوای حامل در نیمکره شمالی و در سمت چپ جهت حامل در نیمکره جنوبی تشکیل می شود.

انرژی

انرژی که یک طوفان رعد و برق را تحریک می کند از گرمای نهان آزاد شده در هنگام متراکم شدن بخار آب و تشکیل قطرات ابر ناشی می شود. به ازای هر گرم آبی که در جو متراکم می شود، تقریباً 600 کالری گرما آزاد می شود. هنگامی که قطرات آب در بالای ابر یخ می زند، 80 کالری اضافی در هر گرم آزاد می شود. انرژی گرمایی نهان آزاد شده تا حدی به انرژی جنبشی جریان رو به بالا تبدیل می شود. تخمین تقریبی از کل انرژی یک طوفان رعد و برق را می توان بر اساس مقدار کل آبی که به عنوان بارش از ابر ریخته شده است، انجام داد. انرژی معمولی در حدود 100 میلیون کیلووات ساعت است که تقریباً معادل یک بار هسته ای 20 کیلوتنی است (اگرچه این انرژی در حجم بسیار بیشتری از فضا و در مدت زمان طولانی تری آزاد می شود). رعد و برق های چند سلولی بزرگ می توانند ده ها و صدها برابر انرژی بیشتری داشته باشند.

پدیده های جوی زیر رعد و برق

جریان های نزولی و جبهه های زمخت

گردبادها

گردباد یک گرداب قوی و در مقیاس کوچک در زیر ابرهای رعد و برق با محوری تقریباً عمودی اما اغلب منحنی است. از حاشیه تا مرکز گردباد، افت فشار 100-200 hPa مشاهده می شود. سرعت باد در گردبادها می تواند بیش از 100 متر بر ثانیه باشد و از نظر تئوری می تواند به سرعت صوت برسد. در روسیه، گردباد نسبتاً نادر رخ می دهد. بیشترین فراوانی گردبادها در جنوب بخش اروپایی روسیه رخ می دهد.

دوش ها

در طوفان‌های رعد و برق کوچک، پیک بارش شدید پنج دقیقه‌ای می‌تواند از ۱۲۰ میلی‌متر در ساعت تجاوز کند، اما همه باران‌های دیگر از شدت قدر کمتری برخوردارند. یک رعد و برق متوسط حدود 2000 متر مکعب باران تولید می کند، اما یک رعد و برق بزرگ می تواند ده برابر این میزان بارندگی را تولید کند. رعد و برق های سازمان یافته بزرگ مرتبط با سیستم های همرفتی در مقیاس متوسط می توانند 10 تا 1000 میلیون متر مکعب بارندگی ایجاد کنند.

ساختار الکتریکی یک ابر رعد و برق

مکانیزم برق رسانی

اقدامات احتیاطی در هنگام رعد و برق

اقدامات پیشگیرانه به این دلیل است که صاعقه عمدتاً به اجسام بالاتر برخورد می کند. این به این دلیل اتفاق می افتد که تخلیه الکتریکی مسیر کمترین مقاومت، یعنی مسیر کوتاهتر را دنبال می کند.

در هنگام رعد و برق، هرگز نباید:

نزدیک خطوط برق باشید.
از باران زیر درختان (مخصوصاً افراد بلند یا تنها) پنهان شوید.
شنا کردن در آب (از آنجایی که سر شناگر از آب بیرون زده است، علاوه بر این، آب، به لطف مواد محلول در آن، هدایت الکتریکی خوبی دارد).
در فضای باز، در یک "میدان باز" باشید، زیرا در این حالت فرد به طور قابل توجهی از سطح بیرون زده است.
صعود به ارتفاعات، از جمله سقف خانه ها؛
استفاده از اشیاء فلزی؛
نزدیک پنجره باشید
دوچرخه سواری و موتور سیکلت؛
از تلفن همراه استفاده کنید (امواج الکترومغناطیسی رسانایی الکتریکی خوبی دارند).

عدم رعایت این قوانین اغلب منجر به مرگ یا سوختگی و جراحات شدید می شود.