Izvješće "opasni čimbenici pražnjenja groma". Formiranje pražnjenja munje. Nizla strujanja i fronte oluja

Podružnica MBOU "Pervomaiskaya srednje opće obrazovanje

škola" u selu Novoarhangelskoe

munje

opasnosti

pražnjenja munje

Završeno:

Učenici 7. razreda

Pečejkin Maksim,

Bryksin Kiril

Malo je ljudi koji ne dožive osjećaj tjeskobe, strahopoštovanja pred grmljavinu,

a posebno za vrijeme jakih grmljavinskih nevremena.

Oluja - opasna atmosferska pojava povezana s razvojem snažnih kumulonimbusa, praćenih višestrukim električnim izbojima između oblaka i površine zemlje, zvučnim pojavama, obilnim oborinama, često s tučom.

Naziv "grmljavinska oluja" povezuje se s prijetećom prirodom ovog prirodnog fenomena i velikom opasnošću. U davna vremena ljudi su, ne razumijevajući prirodu grmljavinske oluje, ali gledajući smrt ljudi i požare koji nastaju tijekom grmljavinske oluje, povezivali ovu pojavu s gnjevom bogova, Božjom kaznom za grijehe.

Grmljavinsko nevrijeme je izuzetno lijepa prirodna pojava koja izaziva divljenje u čovjeku svojom snagom i ljepotom. Grmljavinske oluje karakterizira jak vjetar, često jaka kiša (snijeg), ponekad i tuča. Prije grmljavinske oluje (sat ili dva prije grmljavinske oluje) atmosferski tlak naglo pada sve dok vjetar naglo ne ojača, a zatim počne rasti. U pravilu se nakon grmljavinske oluje vrijeme popravi, zrak je proziran, svjež i čist, zasićen ionima nastalim tijekom pražnjenja munje. Mnogi pisci, pjesnici, umjetnici u svojim su djelima izrazili osjećaje ljubavi i divljenja prema nevremenu. Sjetite se divnog ruskog pjesnika F.I. Tjutčev:

Volim oluju početkom maja,

Kad proljeće, prvi grmljavina,

Kao da se brčka i igra,

Tutnjava na plavom nebu.

grmljavina postoje: lokalni, frontalni, noćni, u planinama.

Najčešće se javljaju lokalna (termalna) grmljavinska nevremena. Ove se grmljavinske oluje javljaju samo po vrućem vremenu s visokom atmosferskom vlagom. U pravilu su ljeti u podne ili poslijepodne (12-16 sati). Mehanizam nastanka električnih naboja u oblacima je sljedeći. Vodena para u uzlaznoj struji toplog zraka kondenzira se na visini, pri čemu se oslobađa puno topline (poznato je da ako proces isparavanja zahtijeva energiju, tada proces kondenzacije prati oslobađanje toplinske energije; to je zbog razlika unutarnje energije tvari u tekućem i plinovitom stanju) i zagrijavaju se uzlazne struje zraka. Zrak koji se diže je topliji od okolnog zraka i širi se sve dok ne postane grmljavinski oblak. U velikim olujnim oblacima neprestano lebde ledeni kristali i kapljice vode koje se pod utjecajem uzlaznog toka sudaraju, drobe ili spajaju. Kao rezultat njihovog trenja između sebe i o zrak te drobljenja nastaju pozitivni i negativni naboji. Oni se odvajaju i koncentriraju u različitim dijelovima oblaka. U pravilu se pozitivni naboji skupljaju u gornjem dijelu oblaka, a negativni u donjem (najbližem tlu). Zbog toga nastaju negativna munja, a rjeđe se može dogoditi obrnuta slika nastanka pozitivne munje. Pod djelovanjem naboja nastaje jako elektrostatsko polje (intenzitet elektrostatskog polja može doseći i 100 000 V/m), a razlika potencijala između pojedinih dijelova oblaka, oblaka ili oblaka i zemlje doseže ogromne vrijednosti. Napon između oblaka i zemlje može doseći 80×106 - 100×106V.

Kada se postigne kritična napetost električnog zraka, dolazi do lavinske ionizacije zraka - iskričastog pražnjenja munje.

Frontalna grmljavinska oluja nastaje kada mase hladnog zraka uđu u područje u kojem prevladava toplo vrijeme. Hladan zrak istiskuje topli zrak, dok se ovaj potonji diže u visinu 5--7 km. Topli slojevi zraka napadaju vrtloge različitih smjerova, stvara se oluja, snažno trenje između slojeva zraka, što doprinosi nakupljanju električnih naboja. Duljina frontalne grmljavinske oluje može doseći 100 km. Za razliku od lokalnih grmljavinskih nevremena, nakon frontalnih grmljavinskih nevremena obično postaje hladnije. Frontalno grmljavinsko nevrijeme češće se javlja ljeti, no za razliku od lokalnih grmljavinskih nevremena koje se javljaju samo u vrućim ljetnim danima, može se pojaviti iu drugim razdobljima godine, pa čak i zimi.

Noćna grmljavinska oluja povezana je s hlađenjem zemlje noću i stvaranjem vrtložnih struja uzlaznog zraka.

Grmljavinsko nevrijeme u planinama objašnjava se razlikom u količini sunčevog zračenja kojemu su izložene južne i sjeverne padine planina. Noć i planinska grmljavinska nevremena su kratkotrajna. Svake godine na Zemlji ima 16 milijuna grmljavinskih oluja.

Aktivnost grmljavinske oluje u različitim dijelovima našeg planeta je različita.Svjetska žarišta grmljavinskih oluja :

Otok Java - 220, Ekvatorijalna Afrika - 150, Južni Meksiko - 142, Panama - 132, Središnji Brazil - 106 dana s grmljavinom u godini.

Aktivnost grmljavinske oluje u Rusiji:

Murmansk - 5, Arkhangelsk - 10 St. Petersburg - 15, Moskva - 20 grmljavinskih dana godišnje. U pravilu, što je južnije (ZA sjevernu Zemljinu polutku) i sjevernije (ZA južnu Zemljinu polutku), to je grmljavinska aktivnost veća. Grmljavinske oluje na Arktiku i Antarktiku vrlo su rijetke.

Vrste munja I njihovi uzroci

Kombinacija munje i gromovi nazvao oluja.

Svaka osoba treba znati o prirodi munje, opasnosti od nje i metodama zaštite.

Munja- Ovo iskričasto pražnjenje statičkog elektriciteta nakupljenog u grmljavinskim oblacima. Za razliku od naboja koji nastaju na poslu i kod kuće, električni naboji akumulirani u oblacima neusporedivo su veći. Stoga su energija iskre (munje) i nastale struje vrlo visoke i predstavljaju ozbiljnu opasnost za ljude, životinje, zgrade. Munju prati zvučni impuls – grmljavina.

Na svaki četvorni kilometar Zemljine površine padaju 2-3 munje godišnje. Zemlju najčešće pogađa munja iz negativno nabijenih oblaka.

Po vrsti munje dijele se na linearne, biserne i kuglaste. Biserne i vatrene kugle su prilično rijetke.

Široko rasprostranjena linearna munja, s kojom se svaka osoba susreće mnogo puta, izgleda poput vijugave razgranate linije. Sjajno-

Jačina struje u kanalu linearne munje je u prosjeku 60-170x 103 ampera, registrirana je munja sa strujom od 290x 103 ampera. Prosječna munja nosi energiju od 250 kW/h (900 MJ), a zabilježeno je 2800 kW/h (10 000 MJ). Energija munje uglavnom se realizira u obliku svjetlosne, toplinske i zvučne energije.

Pražnjenje se razvija u nekoliko tisućinki sekunde; pri tako visokim strujama, zrak u zoni kanala munje gotovo trenutno zagrijava do temperature 33 000 oko s. Kao rezultat toga, pritisak naglo raste, zrak se širi, javlja se udarni val, popraćen zvučnim impulsom - grmljavinom. Budući da je put munje vrlo vijugav, zvučni valovi nastaju na različitim točkama i putuju različitim udaljenostima, pojavljuju se zvukovi različite jačine i visine - grmljavina. Zvučni valovi podliježu ponavljanim refleksijama od oblaka, zemlje, što uzrokuje dugotrajnu tutnjavu. Grmljavina nije opasna za čovjeka i ima samo psihički učinak na njega.

Prije grmljavinskog nevremena i za vrijeme njega, povremeno u mraku, na vrhovima visokih, šiljatih predmeta (vrhovima drveća, jarbolima brodova, vrhovima oštrih stijena u planinama, križevima crkava, gromobranima, ponekad u planine na ljudima i životinjama na glavi, podignuta ruka) može se promatrati sjaj, nazv"Vatra svetog Elma". Ovo ime je danou davna vremena mornari koji su promatrali sjaj na vrhovima jarbola jedrenjaka. sjaj"Elmova svjetla" nastaje zbog činjenice da je na visokim šiljastim objektima jakost električnog polja stvorena statičkim električnim nabojem oblaka posebno visoka. Uslijed toga počinje ionizacija zraka, dolazi do tinjajućeg pražnjenja i pojavljuju se crvenkasti sjajni jezici, koji se ponekad skraćuju i ponovno izdužuju. Ne treba pokušavati ugasiti te požare jer nema izgaranja. Pri visokoj jakosti električnog polja može se pojaviti snop svjetlećih niti. - korona pražnjenje, koje je ponekad popraćeno šištanjem."Elmova svjetla "može se pojaviti bez prisutnosti grmljavinskih oblaka - češće u planinama sa snježnim mećavama i pješčanim olujama. Penjači se često susreću"Vatre Elma".

Linearna munja također se povremeno pojavljuje u nedostatku grmljavinskih oblaka. Nije slučajno nastala izreka -

„Grom iz vedra neba“.

biserna munja - vrlo rijetka i lijepa pojava. Pojavljuje se odmah nakon linearne munje i postupno nestaje. Pretežno, biserno pražnjenje munje slijedi linearnu putanju. Munje imaju oblik svjetlećih kugli koje se nalaze na udaljenosti 7-12 m jedan od drugoga, podsjećajući na bisere nanizane na konac. Biserna munja može biti popraćena značajnim zvučnim efektima.

Loptaste munje su također prilično rijetke. Za tisuću običnih linearnih munja, postoji 2-3 lopta. Loptasta se munja, u pravilu, pojavljuje za vrijeme grmljavinskog nevremena, češće pri njegovom kraju, rjeđe nakon grmljavinskog nevremena. Također se javlja, ali vrlo rijetko, u potpunoj odsutnosti grmljavinskog nevremena. Može biti u obliku lopte, elipsoida, kruške, diska, pa čak i lanca povezanih kuglica. Boja munje je crvena, žuta, narančasto-crvena, okružena svjetlećim velom. Ponekad je munja blistavo bijela s vrlo oštrim obrisima. Boja je određena sadržajem raznih tvari u zraku. Oblik i boja munje mogu se promijeniti tijekom pražnjenja. Priroda kuglaste munje i razlozi njenog nastanka su nejasni. Postoje različite hipoteze o prirodi kuglaste munje. Na primjer, akademik Ya.I. Frenkel je stvorio teoriju prema kojoj je kuglasta munja užarena plinovita kugla koja nastaje kao rezultat obične linearne munje i sastoji se od kemijski aktivnih plinova - uglavnom dušikovog oksida i monoatomskog dušika. Akademik P.I. Kapitsa vjeruje da je kuglasta munja ugrušak plazme u relativno stabilnom stanju. Postoje i druge hipoteze, ali nijedna od njih ne može objasniti sve povezane učinke S loptasta munja. Nije bilo moguće izmjeriti parametre kuglaste munje i simulirati je u laboratorijskim uvjetima. Očigledno, mnogi opaženi neidentificirani leteći objekti (NLO) po prirodi su slični ili bliski loptastim munjama.

7. kolovoza 2014

Grmljavinska oluja - što je to? Odakle munje koje sijeku cijelo nebo i prijeteći udari gromova? Grmljavinska oluja je prirodni fenomen. Munje, koje nazivamo električnim izbojima, mogu nastati unutar oblaka (kumulonimbusi), ili između zemljine površine i oblaka. Obično ih prati grmljavina. Munje su povezane s jakim kišama, jakim vjetrovima, a često i s tučom.

Aktivnost

Grmljavinska oluja je jedna od najopasnijih prirodnih pojava. Ljudi pogođeni gromom prežive samo u izoliranim slučajevima.

Istovremeno, na planetu djeluje oko 1500 grmljavinskih oluja. Intenzitet pražnjenja procjenjuje se na stotinu munja u sekundi.

Raspodjela grmljavinskih oluja na Zemlji je neravnomjerna. Primjerice, nad kontinentima ih ima 10 puta više nego nad oceanima. Većina (78%) pražnjenja munje koncentrirana je u ekvatorijalnom i tropskom pojasu. Grmljavinske oluje posebno su česte u središnjoj Africi. Ali polarna područja (Antarktika, Arktik) i stupovi munja praktički su nevidljivi. Pokazalo se da je intenzitet grmljavinske oluje povezan s nebeskim tijelom. U srednjim geografskim širinama, njegov vrhunac se javlja u poslijepodnevnim (dnevnim) satima, ljeti. Ali minimum je zabilježen prije izlaska sunca. Važna su i geografska obilježja. Najjači centri grmljavinske oluje su u Kordiljerama i Himalaji (planinska područja). Godišnji broj "olujnih dana" također je različit u Rusiji. U Murmansku ih je, primjerice, samo četiri, u Arhangelsku - petnaest, Kalinjingradu - osamnaest, Sankt Peterburgu - 16, u Moskvi - 24, Brjansku - 28, Voronježu - 26, Rostovu - 31, Sočiju - 50, Samari - 25. , Kazan i Jekaterinburg - 28, Ufa - 31, Novosibirsk - 20, Barnaul - 32, Čita - 27, Irkutsk i Jakutsk - 12, Blagoveščensk - 28, Vladivostok - 13, Habarovsk - 25, Južno-Sahalinsk - 7, Petropavlovsk-Kamčatski - 1.

Razvoj grmljavinske oluje

kako ide Grmljavinski oblaci nastaju samo pod određenim uvjetima. Prisutnost uzlaznih tokova vlage je obavezna, a mora postojati struktura u kojoj je jedan dio čestica u ledenom, a drugi u tekućem stanju. Konvekcija, koja će dovesti do razvoja grmljavinske oluje, dogodit će se u nekoliko slučajeva.

    Neravnomjerno zagrijavanje površinskih slojeva. Na primjer, preko vode sa značajnom temperaturnom razlikom. Nad većim gradovima intenzitet grmljavinskog nevremena bit će nešto jači nego u okolici.

    Kada hladan zrak istiskuje topli zrak. Frontalna konvencija često se razvija istovremeno s kosim i nimbostratusnim oblacima (oblacima).

    Kad se zrak diže u planinskim lancima. Čak i mala uzvišenja mogu dovesti do povećanog stvaranja oblaka. Ovo je prisilna konvekcija.

Svaki grmljavinski oblak, bez obzira na vrstu, nužno prolazi kroz tri faze: kumulus, zrelost i raspadanje.

Klasifikacija

Grmljavinske oluje su neko vrijeme klasificirane samo na mjestu promatranja. Dijelili su se, primjerice, na pravopisne, mjesne, frontalne. Grmljavinske oluje sada se klasificiraju prema karakteristikama koje ovise o meteorološkom okruženju u kojem se razvijaju. Uzlazno strujanje nastaje zbog nestabilnosti atmosfere. Za stvaranje grmljavinskih oblaka ovo je glavni uvjet. Karakteristike takvih tokova su vrlo važne. Ovisno o njihovoj snazi ​​i veličini nastaju različite vrste grmljavinskih oblaka. Kako su podijeljeni?

1. Kumulonimbus jednostanični, (lokalni ili unutarmaseni). Imati tuču ili grmljavinsko nevrijeme. Poprečne dimenzije od 5 do 20 km, okomite - od 8 do 12 km. Takav oblak "živi" do sat vremena. Nakon grmljavinske oluje vrijeme se praktički ne mijenja.

2. Višestanični grozd. Ovdje je skala impresivnija - do 1000 km. Višestanični klaster obuhvaća skupinu olujnih stanica koje su u različitim stupnjevima formiranja i razvoja, a istovremeno čine jedinstvenu cjelinu. Kako su raspoređeni? Zrele grmljavinske stanice nalaze se u središtu, propadaju - na strani zavjetrine. Njihove poprečne dimenzije mogu doseći 40 km. Klaster višestanične grmljavinske oluje "daju" udare vjetra (jake, ali ne jake), pljusak, tuču. Postojanje jedne zrele stanice ograničeno je na pola sata, ali sam klaster može "živjeti" nekoliko sati.

3. Linije oluje. To su također višećelijske grmljavinske oluje. Nazivaju se i linearnim. Mogu biti čvrsti ili s prazninama. Ovdje su (na prednjoj fronti) udari vjetra duži. Višestanična linija izgleda kao tamni zid oblaka kada joj se približi. Broj potoka (i uzvodno i nizvodno) ovdje je prilično velik. Zato se takav kompleks grmljavinskih nevremena klasificira kao višećelijski, iako je struktura grmljavinske oluje drugačija. Linija oluje može proizvesti intenzivan pljusak i veliku tuču, ali je češće "ograničena" jakim strujanjem. Često prolazi ispred hladne fronte. Na slikama takav sustav ima oblik zakrivljenog luka.

4. Superćelijske grmljavinske oluje. Takve grmljavinske oluje su rijetke. Posebno su opasni za imovinu i život ljudi. Oblak ovog sustava sličan je jednoćelijskom oblaku, jer se oba razlikuju u jednoj uzvodnoj zoni. Ali imaju različite veličine. Superćelijski oblak - ogroman - blizu 50 km u radijusu, visina - do 15 km. Njegove granice mogu ležati u stratosferi. Oblik podsjeća na jedan polukružni nakovanj. Brzina uzlaznih tokova znatno je veća (do 60 m/s). Karakteristična značajka je prisutnost rotacije. Upravo to stvara opasne, ekstremne pojave (velika tuča (više od 5 cm), razorna tornada). Glavni faktor za nastanak takvog oblaka su uvjeti okoline. Riječ je o vrlo jakoj konvenciji s temperaturom od +27 i vjetrom promjenljivog smjera. Takvi uvjeti nastaju tijekom smicanja vjetra u troposferi. Nastala u uzlaznom strujanju, oborina se prenosi u silaznu zonu, što oblaku osigurava dug život. Padaline su neravnomjerno raspoređene. Pljuskovi su blizu uzlaznog toka, a tuča je bliže sjeveroistoku. Stražnji dio grmljavinske oluje može se pomaknuti. Tada će najopasnija zona biti blizu glavne uzlazne struje.

Postoji i koncept "suhe grmljavinske oluje". Ova pojava je prilično rijetka, karakteristična za monsune. Uz takvu grmljavinsku oluju nema oborina (jednostavno ne dosežu, isparavaju kao rezultat izloženosti visokoj temperaturi).

Brzina kretanja

U izoliranom grmljavinskom nevremenu, to je oko 20 km / h, ponekad i brže. Ako su hladne fronte aktivne, brzina može biti 80 km/h. Kod mnogih grmljavinskih oluja, stare grmljavinske ćelije se zamjenjuju novima. Svaki od njih prelazi relativno malu udaljenost (oko dva kilometra), ali u zbiru se udaljenost povećava.

mehanizam elektrizacije

Odakle dolaze munje? Električni naboji oko oblaka i unutar njih neprestano se kreću. Ovaj proces je prilično kompliciran. Najlakše je zamisliti kako električni naboji djeluju u zrelim oblacima. U njima dominira dipolna pozitivna struktura. Kako se distribuira? Pozitivni naboj nalazi se na vrhu, a negativni naboj ispod njega, unutar oblaka. Prema glavnoj hipotezi (ovo se područje znanosti još uvijek može smatrati malo istraženim), teže i veće čestice su negativno nabijene, dok male i lake imaju pozitivan naboj. Prvi padaju brže od drugih. To postaje razlogom prostornog odvajanja prostornih naboja. Ovaj mehanizam potvrđen je laboratorijskim pokusima. Čestice ledenih kuglica ili tuče mogu imati jak prijenos naboja. Veličina i predznak ovisit će o sadržaju vode u oblaku, temperaturi zraka (okoline) i brzini sudara (glavni čimbenici). Ne može se isključiti utjecaj drugih mehanizama. Pražnjenja se događaju između zemlje i oblaka (ili neutralne atmosfere ili ionosfere). Upravo u ovom trenutku promatramo bljeskove koji seciraju nebo. Ili munje. Ovaj proces je popraćen glasnim udarcima (grmljavinom).

Grmljavinska oluja je složen proces. Za njegovo proučavanje mogu proći mnoga desetljeća, a možda čak i stoljeća.

Oluja - atmosferska pojava kod koje dolazi do električnih pražnjenja unutar oblaka ili između oblaka i zemljine površine - munje, praćene grmljavinom. U pravilu se grmljavinska oluja formira u snažnim kumulonimbusima i povezana je s jakom kišom, tučom i nevrijemom.

Grmljavinsko nevrijeme jedna je od najopasnijih prirodnih pojava za čovjeka: po broju zabilježenih smrtnih slučajeva samo poplave dovode do većih ljudskih gubitaka.

Oluja

Istodobno, na Zemlji djeluje oko tisuću i pol grmljavinskih oluja, prosječni intenzitet pražnjenja procjenjuje se na 100 munja u sekundi. Grmljavinske oluje su neravnomjerno raspoređene po površini planeta.

Raspodjela pražnjenja munje na površini Zemlje

Nad oceanom ima otprilike deset puta manje grmljavinskih oluja nego nad kontinentima. Oko 78% svih pražnjenja munje koncentrirano je u tropskom i ekvatorijalnom pojasu (od 30° sjeverne širine do 30° južne širine). Najveća aktivnost grmljavinske oluje događa se u središnjoj Africi. U polarnim područjima Arktika i Antarktika te iznad polova praktički nema grmljavinskih oluja. Intenzitet grmljavinskih oluja prati sunce: maksimalne grmljavinske oluje javljaju se ljeti (u srednjim geografskim širinama) iu dnevnim poslijepodnevnim satima. Najmanje zabilježenih grmljavinskih oluja događa se prije izlaska sunca. Na grmljavinske oluje također utječu zemljopisne značajke područja: jaki grmljavinski centri nalaze se u planinskim predjelima Himalaje i Kordiljera.

Faze razvoja grmljavinskog oblaka

Nužni uvjeti za nastanak grmljavinskog oblaka su postojanje uvjeta za razvoj konvekcije ili drugog mehanizma koji stvara uzlazne tokove vlage dovoljne za nastanak oborine, te postojanje strukture u kojoj se neke od čestica oblaka nalaze u tekućem stanju, a neki su u ledenom stanju. Konvekcija koja dovodi do razvoja grmljavinske oluje javlja se u sljedećim slučajevima:

S neravnomjernim zagrijavanjem površinskog sloja zraka preko različite temeljne površine. Na primjer, nad vodenom površinom i kopnom zbog razlika u temperaturama vode i tla. Iznad velikih gradova intenzitet konvekcije znatno je veći nego u blizini grada.

Kada se topli zrak diže ili ga istiskuje hladni zrak na atmosferskim frontama. Atmosferska konvekcija na atmosferskim frontama mnogo je intenzivnija i češća nego tijekom intramasene konvekcije. Često se frontalna konvekcija razvija istodobno s nimbostratusnim oblacima i obilnom oborinom, što maskira nastale kumulonimbuse.

Kad se zrak diže u područjima planinskih lanaca. Čak i mala uzvišenja na terenu dovode do povećanog stvaranja oblaka (zbog prisilne konvekcije). Visoke planine stvaraju posebno teške uvjete za razvoj konvekcije i gotovo uvijek povećavaju njezinu učestalost i intenzitet.

Svi grmljavinski oblaci, bez obzira na vrstu, sukcesivno prolaze kroz stadije kumulusa, stadij zrelog grmljavinskog oblaka i stadij raspadanja.

Klasifikacija grmljavinskih oblaka

Nekoć su grmljavinske oluje bile klasificirane prema tome gdje su opažene, kao što su lokalizirane, frontalne ili orografske. Danas je sve češće klasificirati grmljavinske oluje prema karakteristikama samih grmljavinskih nevremena, a te karakteristike uglavnom ovise o meteorološkoj okolini u kojoj se grmljavinska oluja razvija.

Glavni nužni uvjet za nastanak grmljavinskih oblaka je stanje nestabilnosti atmosfere, koja stvara uzlazna strujanja. Ovisno o veličini i snazi ​​takvih strujanja, nastaju različiti tipovi grmljavinskih oblaka.

jednostanični oblak

Jednostanični kumulonimbusni oblaci razvijaju se danima sa slabim vjetrovima u baričnom polju niskog gradijenta. Također se nazivaju intramase ili lokalna grmljavinska nevremena. Sastoje se od konvektivne ćelije s uzlaznim tokom u središnjem dijelu. Mogu doseći intenzitet munja i tuče i brzo se urušiti s oborinama. Dimenzije takvog oblaka su: poprečno - 5-20 km, okomito - 8-12 km, očekivano trajanje života - oko 30 minuta, ponekad - do 1 sat. Ozbiljne promjene vremena nakon grmljavinske oluje se ne događaju.

Životni ciklus oblaka jedne stanice

Grmljavinska oluja počinje lijepim vremenskim kumulusnim oblakom (Cumulus humilis). U povoljnim uvjetima nastali kumulusi brzo rastu iu vertikalnom i u horizontalnom smjeru, dok su uzlazna strujanja smještena gotovo u cijelom volumenu oblaka i povećavaju se od 5 m/s do 15-20 m/s. Nizvodni tokovi su vrlo slabi. Ambijentalni zrak aktivno prodire u oblak zbog miješanja na granici i vrhu oblaka. Oblak prelazi u stadij Cumulus mediocris. Najmanje kapljice vode nastale kao rezultat kondenzacije u takvom oblaku stapaju se u veće, koje nose snažni uzlazni tokovi. Oblak je još uvijek homogen, sastoji se od kapljica vode koje drži uzlazni tok - oborina ne pada. U gornjem dijelu oblaka, kada čestice vode uđu u zonu negativnih temperatura, kapi se postupno počinju pretvarati u kristale leda. Oblak postaje snažan kumulus (Cumulus congestus). Mješoviti sastav oblaka dovodi do povećanja elemenata oblaka i stvaranja uvjeta za padaline. Takav se oblak naziva kumulonimbus (Cumulonimbus) ili ćelavi kumulonimbus (Cumulonimbus calvus). Vertikalni tokovi u njemu dosežu 25 m/s, a razina vrha doseže visinu od 7-8 km.

Čestice oborine koje isparavaju hlade okolni zrak, što dovodi do daljnjeg povećanja nizlaznih struja. U fazi zrelosti u oblaku su istodobno prisutna i uzlazna i silazna strujanja zraka.

U fazi raspada oblakom dominiraju silazne struje koje postupno prekrivaju cijeli oblak.

Višestanične grmljavinske oluje

Shema strukture grmljavinske oluje s više ćelija

Ovo je najčešća vrsta grmljavinske oluje povezana s poremećajima na mezoskali (na skali od 10 do 1000 km). Višestanični klaster sastoji se od grupe grmljavinskih stanica koje se kreću kao cjelina, iako je svaka stanica u klasteru u različitoj fazi razvoja grmljavinskog oblaka. Zrele grmljavinske ćelije obično se nalaze u središnjem dijelu klastera, dok se raspadajuće ćelije nalaze na zavjetrinskoj strani klastera. Imaju poprečne dimenzije od 20-40 km, vrhovi im se često uzdižu do tropopauze i prodiru u stratosferu. Višećelijske grmljavinske oluje mogu proizvesti tuču, pljuskove i relativno slabe pljuskove. Svaka pojedinačna stanica u višestaničnom klasteru je u zrelom stanju oko 20 minuta; sam višestanični klaster može postojati nekoliko sati. Ova vrsta grmljavinske oluje obično je intenzivnija od jednoćelijske oluje, ali mnogo slabija od superćelijske oluje.

Višećelijske grmljavinske oluje (linije oluje)

Višećelijske grmljavinske oluje su grmljavinske oluje s dugom, dobro razvijenom udarnom frontom na prednjoj liniji fronte. Linija oluje može biti neprekinuta ili sadržavati praznine. Višećelijska linija koja se približava izgleda poput tamnog zida oblaka koji obično prekriva horizont sa zapadne strane (na sjevernoj hemisferi). Veliki broj blisko raspoređenih uzlaznih/silaznih strujanja zraka omogućuje nam da ovaj kompleks grmljavinskih oluja kvalificiramo kao višestaničnu grmljavinsku oluju, iako se po strukturi grmljavinske oluje znatno razlikuje od višećelijske klasterne grmljavinske oluje. Olujne linije mogu proizvesti veliku tuču i intenzivne pljuskove, ali su poznatije kao sustavi koji stvaraju jake nizlazne struje. Linija oluje po svojstvima je slična hladnoj fronti, ali je lokalni rezultat aktivnosti grmljavinske oluje. Često se olujna linija javlja ispred hladne fronte. Na radarskim slikama ovaj sustav podsjeća na zakrivljeni luk (jeka pramca). Ovaj fenomen je tipičan za Sjevernu Ameriku, u Europi i europskom teritoriju Rusije opaža se rjeđe.

Superćelijske grmljavinske oluje

Vertikalna i horizontalna struktura oblaka superćelije

Superćelija je najorganiziraniji grmljavinski oblak. Superćelijski oblaci su relativno rijetki, ali predstavljaju najveću prijetnju ljudskom zdravlju te životu i imovini. Superćelijski oblak sličan je jednostaničnom oblaku po tome što oba imaju istu uzlaznu zonu. Razlika je u tome što je veličina ćelije ogromna: promjer od oko 50 km, visina od 10-15 km (često gornja granica prodire u stratosferu) s jednim polukružnim nakovnjem. Brzina uzlaznog strujanja u superćelijskom oblaku znatno je veća nego u drugim vrstama grmljavinskih oblaka: do 40–60 m/s. Glavna značajka koja razlikuje superstanični oblak od ostalih vrsta oblaka je prisutnost rotacije. Rotirajuće uzlazno strujanje u superćelijskom oblaku (nazvano radarskom terminologijom) mezociklon), stvara ekstremne vremenske prilike, kao što je div tuča(više od 5 cm u promjeru), jaki vjetrovi do 40 m/s i jaka razorna tornada. Uvjeti okoliša glavni su faktor u formiranju oblaka superćelija. Potrebna je vrlo jaka konvekcijska nestabilnost zraka. Temperatura zraka u blizini tla (prije grmljavinske oluje) trebala bi biti +27 ... +30 i viša, ali glavni nužni uvjet je vjetar promjenjivog smjera, koji uzrokuje rotaciju. Takvi se uvjeti postižu smicanjem vjetra u srednjoj troposferi. Oborina nastala u uzlaznom strujanju nosi se duž gornje razine naoblake snažnim strujanjem u donju zonu. Tako su zone uzlaznog i silaznog toka razdvojene u prostoru, što osigurava dugotrajni život oblaka. Obično pada slaba kiša na prednjem rubu superćelijskog oblaka. Obilne oborine javljaju se u blizini zone uzlaznog strujanja, dok najveće oborine i velika tuča padaju sjeveroistočno od zone glavnog uzlaznog strujanja. Najopasniji uvjeti javljaju se u blizini glavnog područja uzlaznog strujanja (obično pomaknutog u stražnji dio grmljavinske oluje).

Superćelija (Engleski) super I ćelija- ćelija) - vrsta grmljavinske oluje, karakterizirana prisutnošću mezociklona - dubokog, snažno rotirajućeg uzlaznog strujanja. Zbog toga se takve oluje ponekad nazivaju rotirajuće grmljavinske oluje. Od četiri vrste grmljavinskih oluja prema zapadnim klasifikacijama (superćelijske, skvalinske, višećelijske i jednoćelijske), superćelijske oluje su najrjeđe i mogu predstavljati najveću opasnost. Superćelije su često izolirane od drugih grmljavinskih oluja i mogu imati frontalni raspon do 32 kilometra.

Supercell na zalasku sunca

Superprodaje se često dijele na tri vrste: klasične; niske oborine (LP); i velike oborine (HP). Superćelije tipa LP imaju tendenciju formiranja u sušnijim klimama kao što su planinske doline Sjedinjenih Država, dok su superćelije tipa HP češće u vlažnijim klimama. Superćelije se mogu pojaviti bilo gdje u svijetu ako su vremenski uvjeti pogodni za njihov nastanak, ali najčešće su u američkim Velikim ravnicama, području poznatom kao Dolina tornada. Također se mogu vidjeti u ravnicama u Argentini, Urugvaju i južnom Brazilu.

Fizičke karakteristike grmljavinskih oblaka

Studije iz zraka i radare pokazuju da jedna ćelija grmljavinske oluje obično doseže visinu od oko 8-10 km i živi oko 30 minuta. Izolirana grmljavinska oluja obično se sastoji od nekoliko ćelija u različitim fazama razvoja i traje oko sat vremena. Velike grmljavinske oluje mogu doseći desetke kilometara u promjeru, njihov vrhunac može dosegnuti visinu od preko 18 km, a mogu trajati više sati.

Uzvodno i nizvodno

Uzlazna i donja strujanja kod izoliranih grmljavinskih oluja obično imaju promjer od 0,5 do 2,5 km i visinu od 3 do 8 km. Ponekad promjer uzlazne struje može doseći 4 km. U blizini površine zemlje, potoci obično povećavaju promjer, a brzina u njima se smanjuje u usporedbi s potocima koji se nalaze iznad. Karakteristična brzina uzlaznog strujanja je u rasponu od 5 do 10 m/s i doseže 20 m/s u gornjem dijelu velikih grmljavinskih oluja. Istraživački zrakoplovi koji lete kroz grmljavinski oblak na visini od 10 000 m bilježe brzine uzlaznog strujanja veće od 30 m/s. Najjača uzlazna strujanja opažena su u organiziranim grmljavinskim nevremenima.

Nalet vjetra

Prije nevremena u Gatchini u kolovozu 2010

U nekim grmljavinskim olujama razvijaju se intenzivna silazna strujanja koja stvaraju razorne vjetrove na površini zemlje. Ovisno o veličini, takvi se nizvodni tokovi nazivaju naletima ili mikrooluje. Oluja promjera većeg od 4 km može stvoriti vjetrove do 60 m/s. Mikrooluja je manja, ali stvara vjetar brzine do 75 m/s. Ako grmljavinsko nevrijeme koje stvara nevrijeme nastaje iz dovoljno toplog i vlažnog zraka, tada će mikrooluja biti praćena intenzivnim pljuskovima kiše. Međutim, ako je grmljavinska oluja nastala iz suhog zraka, oborina može ispariti tijekom jeseni (zračne oborinske trake ili virga) i mikrooluja će biti suha. Niznje struje su ozbiljna opasnost za zrakoplove, posebno tijekom polijetanja ili slijetanja, jer stvaraju vjetar u blizini tla s naglim promjenama brzine i smjera.

Vertikalni razvoj

Općenito, aktivni konvektivni oblak dizat će se sve dok ne izgubi svoj uzgon. Gubitak uzgona nastaje zbog opterećenja koje stvaraju oborine nastale u oblačnom okruženju, ili miješanje s okolnim suhim hladnim zrakom, ili kombinacija ta dva procesa. Rast oblaka može se zaustaviti i blokirajućim inverzijskim slojem, tj. slojem u kojem temperatura zraka raste s visinom. Grmljavinski oblaci obično dosežu visinu od oko 10 km, ali ponekad dosegnu visinu i više od 20 km. Kada su vlažnost i nestabilnost atmosfere visoki, tada uz povoljne vjetrove oblak može narasti do tropopauze, sloja koji odvaja troposferu od stratosfere. Tropopauzu karakterizira temperatura koja ostaje približno konstantna s povećanjem nadmorske visine i poznata je kao područje visoke stabilnosti. Čim se uzlazno strujanje počne približavati stratosferi, vrlo brzo zrak na vrhu oblaka postaje hladniji i teži od okolnog zraka, a rast vrha prestaje. Visina tropopauze ovisi o geografskoj širini područja i godišnjem dobu. Varira od 8 km u polarnim područjima do 18 km i više u blizini ekvatora.

Kada kumulusni oblak dosegne blokirajući sloj inverzije tropopauze, počinje se širiti prema van i oblikuje "nakovanj" karakterističan za grmljavinske oblake. Vjetar koji puše na visini nakovnja obično nanosi oblačni materijal u smjeru vjetra.

Turbulencija

Zrakoplov koji leti kroz grmljavinski oblak (zabranjeno je letjeti u kumulonimbusne oblake) obično upada u turbulenciju koja pod utjecajem turbulentnih strujanja oblaka baca avion gore, dolje i bočno. Atmosferske turbulencije stvaraju osjećaj nelagode za posadu i putnike zrakoplova te uzrokuju nepoželjna opterećenja na zrakoplovu. Turbulencija se mjeri u različitim jedinicama, ali češće se definira u jedinicama g - ubrzanje slobodnog pada (1g = 9,8 m/s 2). Nalet od jednog g stvara turbulencije opasne za zrakoplove. U gornjem dijelu intenzivnih grmljavinskih nevremena zabilježena su vertikalna ubrzanja do tri g.

Kretanje grmljavinske oluje

Brzina i kretanje grmljavinskog oblaka ovisi o smjeru kretanja Zemlje, prvenstveno međudjelovanjem uzlaznih i silaznih strujanja oblaka s nosivim strujanjima zraka u srednjim slojevima atmosfere u kojima se razvija grmljavinsko nevrijeme. Brzina kretanja izolirane grmljavinske oluje obično je reda veličine 20 km/h, no neke se grmljavinske oluje kreću mnogo brže. U ekstremnim situacijama grmljavinski se oblak može kretati brzinom od 65–80 km/h tijekom prolaska aktivnih hladnih fronti. U većini grmljavinskih oluja, kako se stare grmljavinske stanice rasipaju, nove grmljavinske stanice pojavljuju se u nizu. Uz slab vjetar pojedina stanica tijekom života može prijeći vrlo kratku udaljenost, manju od dva kilometra; međutim, u većim grmljavinskim olujama, nove stanice se pokreću strujanjem koje teče iz zrele ćelije, ostavljajući dojam brzog kretanja koje ne odgovara uvijek smjeru vjetra. Kod velikih višećelijskih grmljavinskih oluja postoji obrazac gdje se nova ćelija formira desno od nosivog protoka zraka na sjevernoj hemisferi i lijevo od nosećeg protoka zraka na južnoj hemisferi.

energija

Energija koja pokreće grmljavinsku oluju je latentna toplina koja se oslobađa kada se vodena para kondenzira i formira kapljice oblaka. Za svaki gram vode koji se kondenzira u atmosferi oslobađa se približno 600 kalorija topline. Kada se kapljice vode smrznu na vrhu oblaka, oslobađa se još oko 80 kalorija po gramu. Oslobođena latentna toplinska energija djelomično se pretvara u kinetičku energiju uzlaznog toka. Gruba procjena ukupne energije grmljavinske oluje može se napraviti iz ukupne količine vode koja se istaložila iz oblaka. Tipična je energija reda veličine 100 milijuna kilovat-sati, što je otprilike ekvivalentno nuklearnom naboju od 20 kilotona (iako se ta energija oslobađa u mnogo većem volumenu prostora i tijekom mnogo dužeg vremena). Velike višestanične grmljavinske oluje mogu imati 10 do 100 puta više energije.

Silazno strujanje i olujne fronte

Nevrijeme snažne grmljavinske fronte

Nizhodno strujanje u grmljavinskom nevremenu događa se na visinama gdje je temperatura zraka niža od temperature u okolnom prostoru, a taj tok postaje još hladniji kada se u njemu počnu topiti ledene čestice oborina i isparavaju oblačne kapi. Zrak u silaznoj struji ne samo da je gušći od okolnog zraka, već nosi i drugačiji horizontalni kutni moment od okolnog zraka. Ako se silazno strujanje dogodi, na primjer, na visini od 10 km, tada će doći do površine zemlje horizontalnom brzinom koja je osjetno veća od brzine vjetra u blizini Zemlje. U blizini tla, ovaj zrak se prije grmljavinske oluje prenosi naprijed brzinom većom od brzine cijelog oblaka. Zato će promatrač na zemlji osjetiti približavanje grmljavinske oluje uz struju hladnog zraka čak i prije nego što se grmljavinski oblak nadnese. Silazno strujanje koje se širi duž tla formira zonu dubine od 500 metara do 2 km s jasnom razlikom između hladnog zraka struje i toplog, vlažnog zraka iz kojeg nastaje grmljavinska oluja. Prolaz takve olujne fronte lako se utvrđuje prema pojačanju vjetra i naglom padu temperature. U pet minuta temperatura zraka može pasti za 5°C ili više. Oluja tvori karakteristična olujna vrata s vodoravnom osi, naglim padom temperature i promjenom smjera vjetra.

U ekstremnim slučajevima, fronta oluje koju stvara silazno strujanje može doseći brzine veće od 50 m/s i uzrokovati štetu na kućama i usjevima. Češće se jaka nevremena javljaju kada se organizirani niz grmljavinskih oluja razvije u uvjetima jakog vjetra na srednjim visinama. U isto vrijeme, ljudi mogu misliti da su ta razaranja uzrokovana tornadom. Ako nema svjedoka koji su vidjeli karakterističan oblak lijevka tornada, tada se uzrok razaranja može odrediti prirodom razaranja uzrokovanog vjetrom. U tornadima, razaranje ima kružni uzorak, a grmljavinska oluja uzrokovana silaznim strujanjem nosi razaranje uglavnom u jednom smjeru. Hladno vrijeme obično prati kiša. U nekim slučajevima kišne kapi potpuno ispare tijekom pada, što rezultira suhom grmljavinskom olujom. U suprotnoj situaciji, tipičnoj za jake višećelijske i superćelijske grmljavinske oluje, dolazi do jake kiše s tučom, koja uzrokuje bujične poplave.

Tornada

Tornado je snažan vrtlog malih razmjera pod grmljavinskim oblacima s približno okomitom, ali često zakrivljenom osi. Opaža se razlika tlaka od 100-200 hPa od periferije do središta tornada. Brzina vjetra u tornadima može premašiti 100 m/s, teoretski može doseći brzinu zvuka. U Rusiji se tornada javljaju relativno rijetko, ali uzrokuju ogromnu štetu. Najveća učestalost tornada javlja se na jugu europskog dijela Rusije.

Livni

Kod malih grmljavinskih nevremena petominutni vrh intenzivne oborine može premašiti 120 mm/sat, ali ostatak kiše ima za red veličine niži intenzitet. Prosječna grmljavinska oluja proizvede oko 2000 kubnih metara kiše, ali velika grmljavinska oluja može proizvesti deset puta više. Velike organizirane grmljavinske oluje povezane s mezoskalnim konvektivnim sustavima mogu proizvesti 10 do 1000 milijuna kubičnih metara oborine.

Električna struktura grmljavinskog oblaka

Struktura naboja u grmljavinskim oblacima u različitim regijama

Raspodjela i kretanje električnih naboja unutar i oko grmljavinskog oblaka složen je proces koji se neprestano mijenja. Ipak, moguće je prikazati generaliziranu sliku raspodjele električnih naboja u fazi zrelosti oblaka. Dominira pozitivna dipolna struktura u kojoj se pozitivni naboj nalazi na vrhu oblaka, a negativni ispod njega unutar oblaka. U podnožju oblaka i ispod njega opaža se manji pozitivni naboj. Atmosferski ioni, krećući se pod djelovanjem električnog polja, stvaraju zaštitne slojeve na granicama oblaka, maskirajući električnu strukturu oblaka od vanjskog promatrača. Mjerenja pokazuju da se u različitim geografskim uvjetima glavni negativni naboj grmljavinskog oblaka nalazi na visinama s temperaturom okoline od -5 do -17 °C. Što je veća brzina uzlaznog strujanja u oblaku, to je više središte negativnog naboja. Gustoća prostornog naboja je u rasponu od 1-10 C/km³. Značajan je udio grmljavinskih nevremena s inverznom strukturom naboja: - negativnim nabojem u gornjem dijelu oblaka i pozitivnim nabojem u unutarnjem dijelu oblaka, kao i sa složenom strukturom s četiri ili više zona prostora. naboji različitog polariteta.

mehanizam elektrizacije

Predloženi su mnogi mehanizmi koji objašnjavaju nastanak električne strukture grmljavinskog oblaka, a ovo područje znanosti još uvijek je područje aktivnog istraživanja. Glavna hipoteza temelji se na činjenici da ako su veće i teže čestice oblaka pretežno negativno nabijene, a lakše male čestice nose pozitivan naboj, tada dolazi do prostornog odvajanja prostornih naboja zbog činjenice da velike čestice padaju većom brzinom od male komponente oblaka. Ovaj mehanizam općenito je u skladu s laboratorijskim eksperimentima koji pokazuju snažan prijenos naboja kada čestice kuglica leda (zrnca su porozne čestice smrznutih kapljica vode) ili čestice tuče stupaju u interakciju s kristalima leda u prisutnosti prehlađenih kapljica vode. Predznak i veličina naboja koji se prenosi tijekom kontakta ovisi o temperaturi okolnog zraka i sadržaju vode u oblaku, ali i o veličini kristala leda, brzini sudara i drugim čimbenicima. Također je moguće djelovanje drugih mehanizama elektrifikacije. Kada veličina volumnog električnog naboja akumuliranog u oblaku postane dovoljno velika, dolazi do pražnjenja munje između područja nabijenih suprotnim predznakom. Do pražnjenja može doći i između oblaka i tla, oblaka i neutralne atmosfere, oblaka i ionosfere. U tipičnoj grmljavinskoj oluji, dvije trećine do 100 posto ispuštanja su unutaroblačna pražnjenja, međuoblačna pražnjenja ili pražnjenja oblak-zrak. Ostalo su pražnjenja oblak-zemlja. Posljednjih godina postalo je jasno da se munje mogu umjetno inicirati u oblaku, koji u normalnim uvjetima ne prelazi u fazu grmljavinske oluje. U oblacima koji imaju zone elektrizacije i stvaraju električna polja, munje mogu inicirati planine, visoke zgrade, zrakoplovi ili rakete koje se nalaze u zoni jakih električnih polja.

Zarnitsa - trenutni bljeskovi svjetla na horizontu tijekom udaljene grmljavinske oluje.

Tijekom munja ne čuju se grmljavine zbog udaljenosti, ali se mogu vidjeti bljeskovi munja čija se svjetlost reflektira od kumulonimbusa (uglavnom njihovih vrhova). Pojava se opaža u mraku, uglavnom nakon 5. srpnja, u vrijeme žetve žitarica, pa su munje u narodu tempirane do kraja ljeta, početka žetve, a ponekad se nazivaju i pekari.

snježna oluja

Shema formiranja snježne oluje

Snježna oluja (također i snježna oluja) je grmljavinska oluja, vrlo rijetka meteorološka pojava koja se u svijetu javlja 5-6 puta godišnje. Umjesto obilne kiše, pada jak snijeg, ledena kiša ili ledene kuglice. Termin se koristi uglavnom u popularnoj znanosti i stranoj literaturi (eng. grmljavina). U stručnoj ruskoj meteorologiji taj pojam ne postoji: u takvim slučajevima postoji i grmljavinska oluja i jak snijeg.

Slučajevi zimskih grmljavinskih oluja zabilježeni su u drevnim ruskim kronikama: grmljavinske oluje zimi 1383. (bilo je "vrlo strašna grmljavina i jak vihor"), 1396. (u Moskvi 25. prosinca "... grmljavina je bila, i oblak iz podnevne zemlje”), 1447. godine (u Novgorodu 13. studenoga "... u ponoć strašna grmljavina i velika munja"), 1491. (u Pskovu 2. siječnja čuli su grmljavinu).

Proces nastanka pražnjenja munje dobro je proučen od strane moderne znanosti. Vjeruje se da u većini slučajeva (90%) pražnjenje između oblaka i tla ima negativan naboj. Preostale rjeđe vrste pražnjenja munje mogu se podijeliti u tri vrste:

  • pražnjenje od zemlje do oblaka je negativno;
  • pozitivna munja od oblaka do zemlje;
  • bljesak od tla do oblaka s pozitivnim nabojem.

Većina pražnjenja je fiksna unutar istog oblaka ili između različitih grmljavinskih oblaka.

Stvaranje munje: teorija procesa

Formiranje pražnjenja munje: 1 = približno 6 tisuća metara i -30°C, 2 = 15 tisuća metara i -30°C.

Atmosferska električna pražnjenja ili munje između zemlje i neba nastaju uz kombinaciju i prisutnost određenih potrebnih uvjeta, od kojih je važan pojava konvekcije. Riječ je o prirodnom fenomenu tijekom kojeg su zračne mase dovoljno tople i vlažne da se uzlaznim strujanjem prenose u gornju atmosferu. Istodobno, vlaga prisutna u njima prelazi u čvrsto agregatno stanje - sante leda. Fronte grmljavinske oluje nastaju kada se kumulonimbusni oblaci nalaze na nadmorskoj visini većoj od 15 tisuća metara, a struje koje se uzdižu s tla imaju brzinu do 100 km / h. Konvekcija dovodi do pražnjenja munje jer se veća zrna tuče s dna oblaka sudaraju i trljaju o površinu lakših komada leda na vrhu.

Naboji grmljavinskog oblaka i njihova distribucija

Negativni i pozitivni naboji: 1 = tuča, 2 = ledeni kristali.

Brojna istraživanja potvrđuju da su jače padajuće zrnce tuče nastale pri temperaturama zraka višim od -15°C negativno nabijene, dok su lagani kristali leda nastali pri temperaturama zraka nižim od -15°C obično pozitivno nabijeni. Zračne struje koje se uzdižu od tla podižu pozitivne lagane sante leda u više slojeve, negativne tuče u središnji dio oblaka i dijele oblak na tri dijela:

  • najgornja zona s pozitivnim nabojem;
  • srednja ili središnja zona, djelomično negativno nabijena;
  • dno s djelomično pozitivnim nabojem.

Razvoj munje u oblaku znanstvenici objašnjavaju činjenicom da su elektroni raspoređeni na način da njegov gornji dio ima pozitivan naboj, a srednji i djelomično donji dio ima negativan naboj. Ponekad se ova vrsta kondenzatora isprazni. Munja koja nastaje u negativnom dijelu oblaka ide prema pozitivnoj zemlji. U tom slučaju, jakost polja potrebna za pražnjenje munje trebala bi biti u rasponu od 0,5-10 kV/cm. Ova vrijednost ovisi o izolacijskim svojstvima zraka.

Distribucija pražnjenja: 1 = približno 6 tisuća metara, 2 = električno polje.

Obračun troškova

Odaberite veličinu... 10x15 15x15 20x15 20x20 20x30 30x30 30x40

Odaberite veličinu... 10 12 14 16 18 20 22

Naši objekti

    JSC "Mosvodokanal", Sportsko-rekreacijski kompleks odmorišta "Pyalovo"

    Adresa objekta: Moskovska regija, okrug Mytishchi, selo. Prusi, 25

    Vrsta posla: Projektiranje i ugradnja vanjskog sustava zaštite od munje.

    Sastav gromobranske zaštite: Na ravni krov štićenog objekta postavlja se gromobranska mreža. Dva dimnjaka su zaštićena ugradnjom gromobrana dužine 2000 mm i promjera 16 mm. Kao gromobran korišten je vruće pocinčani čelik promjera 8 mm (presjek 50 kvadratnih mm prema RD 34.21.122-87). Odvodni vodiči polažu se iza odvodnih cijevi na stezaljke sa steznim stezaljkama. Za spustne vodiče korišten je vodič od vruće pocinčanog čelika promjera 8 mm.

    GTPP Tereškovo

    Adresa objekta: Moskva grad. Borovskoe sh., komunalno područje "Tereshkovo".

    Vrsta posla: ugradnja vanjskog sustava zaštite od munje (gromoprimni dio i odvodnici).

    Pribor:

    Izvršenje: Ukupna količina toplopocinčanog čeličnog vodiča za 13 objekata u objektu iznosila je 21,5000 metara. Mreža za zaštitu od munje postavlja se duž krovova s ​​razmakom ćelija 5x5 m, na uglovima zgrada montiraju se 2 svodnika. Kao pričvrsni elementi korišteni su zidni držači, međuspojnice, držači za ravni krov s betonom, brzorezne spojne kleme.


    Solnechnogorsk tvornica "EUROPLAST"

    Adresa objekta: Moskovska regija, okrug Solnechnogorsk, selo. Radumlya.

    Vrsta posla: Projektiranje sustava zaštite od munje industrijske zgrade.

    Pribor: proizvođača OBO Bettermann.

    Izbor sustava zaštite od munje: Zaštitu od munje cijele građevine izvesti prema kategoriji III u obliku gromobranske mreže od vruće pocinčanog vodiča Rd8 s razmakom ćelija 12x12 m. Gromobran položiti preko krovišta na držače za mekanu krov od plastike s betonskim utegom. Dodatno zaštitite opremu na donjoj razini krova ugradnjom višestrukog gromobrana koji se sastoji od gromobrana. Kao gromobran koristite vruće pocinčanu čeličnu šipku Rd16 duljine 2000 mm.

    Zgrada McDonald'sa

    Adresa objekta: Moskovska regija, Domodedovo, autocesta M4-Don

    Vrsta posla: Izrada i montaža vanjskog sustava zaštite od munje.

    Pribor: proizvođača J. Propster.

    Sastav kompleta: gromobranska mreža od vodiča Rd8, 50 sq. mm, SGC; aluminijski gromobrani Rd16 L=2000 mm; univerzalne spojnice Rd8-10/Rd8-10, SGC; međukonektori Rd8-10/Rd16, Al; zidni držači Rd8-10, SGC; krajnji terminali, SGC; plastični držači na ravnom krovu s poklopcem (sa betonom) za pocinčani vodič Rd8; izolirane šipke d=16 L=500 mm.


    Privatna vikendica, Novorižskoe autocesta

    Adresa objekta: Moskovska regija, autocesta Novorizhskoe, naselje vikendica

    Vrsta posla: izrada i montaža vanjskog sustava zaštite od munje.

    Pribor proizvodi Dehn.

    Specifikacija: Rd8 vodiči od pocinčanog čelika, bakreni vodiči Rd8, bakreni držači Rd8-10 (uključujući grebene), univerzalni konektori Rd8-10 od pocinčanog čelika, držači terminala Rd8-10 od bakra i nehrđajućeg čelika, bakrena šavna stezaljka Rd8-10 , bimetalne međukonektore Rd8-10/Rd8-10, traku i obujmice za pričvršćivanje trake na sijevnu cijev od bakra.


    Privatna kuća, Iksha

    Adresa objekta: Moskovska regija, selo Iksha

    Vrsta posla: Projektiranje i ugradnja vanjskih sustava zaštite od munje, uzemljenja i izjednačavanja potencijala.

    Pribor: B-S-Technic, Citel.

    Vanjska zaštita od munje: bakreni gromobrani, bakreni vodič ukupne dužine 250 m, krovni i fasadni nosači, spojni elementi.

    Unutarnja zaštita od munje: Odvodnik prenapona DUT250VG-300/G TNC, proizvođača CITEL GmbH.

    Uzemljenje:šipke za uzemljenje od pocinčanog čelika Rd20 12 kom. sa čaurama, čelična traka Fl30 ukupne dužine 65 m, križne spojnice.


    Privatna kuća, Yaroslavskoe shosse

    Adresa objekta: Moskovska regija, okrug Pushkinsky, Yaroslavskoe shosse, vikend naselje

    Vrsta posla: Projektiranje i ugradnja vanjskog sustava zaštite od munje i uzemljenja.

    Pribor proizvodi Dehn.

    Sastav kompleta za zaštitu od munje konstrukcije: vodič Rd8, 50 kvadratnih mm, bakar; obujmica za cijevi Rd8-10; gromobrani Rd16 L=3000 mm, bakar; uzemljene šipke Rd20 L=1500 mm, SGC; traka Fl30 25x4 (50 m), pocinčani čelik; odvodnik DUT250VG-300/G TNC, CITEL GmbH.


    Teritorij "Noginsk-Technopark", proizvodna i skladišna zgrada s uredskim i sadržajnim blokom

    Adresa objekta: Moskovska regija, okrug Noginsk.

    Vrsta posla: proizvodnja i ugradnja vanjskih sustava zaštite od munje i uzemljenja.

    Pribor: J. Propster.

    Vanjska zaštita od munje: Na ravnom krovu štićene građevine postavlja se gromobranska mreža razmaka ćelija 10 x 10 m. Protuavionske svjetiljke štite se ugradnjom gromobrana dužine 2000 mm i promjera 16 mm u količini od devet komada na ih.

    Silazni vodiči: Položen u "pitu" fasada zgrade u količini od 16 komada. Za spustne vodiče korišten je čelični pocinčani vodič u PVC plaštu promjera 10 mm.

    Uzemljenje: Izrađen u obliku prstena s vodoravnom uzemljivom elektrodom u obliku pocinčane trake 40x4 mm i dubokim uzemljivačem Rd20 duljine L 2x1500 mm.

Svi objekti

Vijesti

Enciklopedijski YouTube

    1 / 5

    ✪ Zašto: Što je grmljavinska oluja? Edukativni crtani film za djecu

    ✪ GDJE MOŽETE VIDJETI LOPTASTE MUNJE

    ✪ Vatrena kugla / Duhovi, vilenjaci, mlazovi / Grmljavinske oluje

    ✪ Što će se dogoditi ako grom udari u rijeku

    ✪ Teško u oluji, u vodi, u blatu! Na električnom romobilu ZAXBOARD AVATAR / Arstyle /

    titlovi

Geografija grmljavinskih nevremena

Istodobno, na Zemlji djeluje oko tisuću i pol grmljavinskih oluja, prosječni intenzitet pražnjenja procjenjuje se na 100 munja u sekundi. Grmljavinske oluje su neravnomjerno raspoređene po površini planeta. Nad oceanom ima otprilike deset puta manje grmljavinskih oluja nego nad kontinentima. Oko 78% svih pražnjenja munje koncentrirano je u tropskom i ekvatorijalnom pojasu (od 30° sjeverne širine do 30° južne širine). Najveća aktivnost grmljavinske oluje događa se u središnjoj Africi. U polarnim područjima Arktika i Antarktika te iznad polova praktički nema grmljavinskih oluja. Intenzitet grmljavinskih oluja prati sunce: maksimalne grmljavinske oluje javljaju se ljeti (u srednjim geografskim širinama) iu dnevnim poslijepodnevnim satima. Najmanje zabilježenih grmljavinskih oluja događa se prije izlaska sunca. Na grmljavinske oluje također utječu zemljopisne značajke područja: jaki grmljavinski centri nalaze se u planinskim predjelima Himalaje i Kordiljera.

Prosječni godišnji broj dana s olujom u nekim gradovima Rusije:

Grad Broj dana s grmljavinom
Arkhangelsk 20
Astragan 14
Barnaul 32
Blagoveščensk 28
Brjansk 28
Vladivostok 13
Volgograd 21
Voronjež 26
Ekaterinburg 28
Irkutsk 15
Kazan 28
Kaliningrad 18
Krasnojarsk 24
Moskva 24
Murmansk 4
Nižnji Novgorod 28
Novosibirsk 20
Omsk 27
Orenburg 28
Petropavlovsk-Kamčatski 1
Rostov na Donu 31
Krilati plod 25
Sankt Peterburg 16
Saratov 28
Soči 50
Stavropolj 26
Syktyvkar 25
Tomsk 24
Ufa 31
Habarovsk 25
Hanti-Mansijsk 20
Čeljabinsk 24
Chita 27
Južno-Sahalinsk 7
Jakutsk 12

Faze razvoja grmljavinskog oblaka

Nužni uvjeti za nastanak grmljavinskog oblaka su postojanje uvjeta za razvoj konvekcije ili drugog mehanizma koji stvara uzlazne tokove vlage dovoljne za nastanak oborine, te postojanje strukture u kojoj se neke od čestica oblaka nalaze u tekućem stanju, a neki su u ledenom stanju. Konvekcija koja dovodi do razvoja grmljavinske oluje javlja se u sljedećim slučajevima:

  • s neravnomjernim zagrijavanjem površinskog sloja zraka preko različite temeljne površine. Na primjer, nad vodenom površinom i kopnom zbog razlika u temperaturama vode i tla. Iznad velikih gradova intenzitet konvekcije znatno je veći nego u blizini grada.
  • kada se topli zrak diže ili ga istiskuje hladni zrak na atmosferskim frontama. Atmosferska konvekcija na atmosferskim frontama mnogo je intenzivnija i češća nego tijekom intramasene konvekcije. Često se frontalna konvekcija razvija istodobno s nimbostratusnim oblacima i obilnom oborinom, što maskira nastale kumulonimbuse.
  • kada se zrak diže u područjima planinskih lanaca. Čak i mala uzvišenja na terenu dovode do povećanog stvaranja oblaka (zbog prisilne konvekcije). Visoke planine stvaraju posebno teške uvjete za razvoj konvekcije i gotovo uvijek povećavaju njezinu učestalost i intenzitet.

Svi grmljavinski oblaci, bez obzira na njihovu vrstu, prolaze kroz uzastopne faze kumulusa, stadija zrelog grmljavinskog oblaka i stadija raspadanja.

Klasifikacija grmljavinskih oblaka

U 20. stoljeću grmljavinske oluje su klasificirane prema uvjetima nastanka: unutarmasene, frontalne ili orografske. Danas je sve češće klasificirati grmljavinske oluje prema karakteristikama samih grmljavinskih nevremena, a te karakteristike uglavnom ovise o meteorološkoj okolini u kojoj se grmljavinska oluja razvija.
Glavni nužni uvjet za nastanak grmljavinskih oblaka je stanje nestabilnosti atmosfere, koja stvara uzlazna strujanja. Ovisno o veličini i snazi ​​takvih strujanja, nastaju različiti tipovi grmljavinskih oblaka.

jedna ćelija

Jednostanični kumulonimbusi (Cumulonimbus, Cb) oblaci razvijaju se danima sa slabim vjetrovima u baričnom polju niskog gradijenta. Također se nazivaju intramasovnim ili lokalnim. Sastoje se od konvektivne ćelije s uzlaznim strujanjem u središnjem dijelu, mogu doseći intenzitet munja i tuče te se brzo srušiti s oborinom. Dimenzije takvog oblaka su: poprečno - 5-20 km, okomito - 8-12 km, životni vijek - oko 30 minuta, ponekad i do 1 sat. Ozbiljne promjene vremena nakon grmljavinske oluje se ne događaju.
Stvaranje oblaka počinje pojavom kumulusnog oblaka lijepog vremena (Cumulus humilis). U povoljnim uvjetima nastali kumulusi brzo rastu iu vertikalnom i u horizontalnom smjeru, dok su uzlazna strujanja smještena gotovo u cijelom volumenu oblaka i povećavaju se od 5 m/s do 15-20 m/s. Nizvodni tokovi su vrlo slabi. Ambijentalni zrak aktivno prodire u oblak zbog miješanja na granici i vrhu oblaka. Oblak prelazi u stadij srednjeg kumulusa (Cumulus mediocris). Najmanje kapljice vode nastale kao rezultat kondenzacije u takvom oblaku stapaju se u veće, koje nose snažni uzlazni tokovi. Oblak je još uvijek homogen, sastoji se od kapljica vode koje drži uzlazni tok - oborina ne pada. U gornjem dijelu oblaka, kada čestice vode uđu u zonu negativnih temperatura, kapi se postupno počinju pretvarati u kristale leda. Oblak postaje snažan kumulus (Cumulus congestus). Mješoviti sastav oblaka dovodi do povećanja oblačnih elemenata i stvaranja uvjeta za padaline i stvaranje munjevitih pražnjenja. Takav se oblak naziva kumulonimbus (Cumulonimbus) ili (u posebnom slučaju) goli kumulonimbus (Cumulonimbus calvus). Vertikalni tokovi u njemu dosežu 25 m/s, a razina vrha doseže visinu od 7-8 km.
Čestice oborine koje isparavaju hlade okolni zrak, što dovodi do daljnjeg povećanja nizlaznih struja. U fazi zrelosti u oblaku su istodobno prisutna i uzlazna i silazna strujanja zraka.
U fazi raspada oblakom dominiraju silazne struje koje postupno prekrivaju cijeli oblak.

Višestanične grmljavinske oluje

Ovo je najčešća vrsta grmljavinske oluje povezana s poremećajima na mezoskali (na skali od 10 do 1000 km). Višestanični klaster sastoji se od grupe grmljavinskih stanica koje se kreću kao cjelina, iako je svaka stanica u klasteru u različitoj fazi razvoja grmljavinskog oblaka. Zrele grmljavinske ćelije obično se nalaze u središnjem dijelu klastera, dok se raspadajuće ćelije nalaze na zavjetrinskoj strani klastera. Imaju poprečne dimenzije od 20-40 km, vrhovi im se često uzdižu do tropopauze i prodiru u stratosferu. Višećelijske grmljavinske oluje mogu proizvesti tuču, pljuskove i relativno slabe pljuskove. Svaka pojedinačna stanica u višestaničnom klasteru je u zrelom stanju oko 20 minuta; sam višestanični klaster može postojati nekoliko sati. Ova vrsta grmljavinske oluje obično je intenzivnija od jednoćelijske oluje, ali mnogo slabija od superćelijske oluje.

Višećelijske grmljavinske oluje (linije oluje)

Višećelijske grmljavinske oluje su grmljavinske oluje s dugom, dobro razvijenom udarnom frontom na prednjoj liniji fronte. Linija oluje može biti neprekinuta ili sadržavati praznine. Višećelijska linija koja se približava izgleda poput tamnog zida oblaka koji obično prekriva horizont sa zapadne strane (na sjevernoj hemisferi). Veliki broj blisko raspoređenih uzlaznih/silaznih strujanja zraka omogućuje nam da ovaj kompleks grmljavinskih oluja kvalificiramo kao višestaničnu grmljavinsku oluju, iako se po strukturi grmljavinske oluje znatno razlikuje od višećelijske klasterne grmljavinske oluje. Linije oluja mogu proizvesti veliku tuču (veću od 2 cm u promjeru) i intenzivne pljuskove, ali poznato je da stvaraju jake nizlazne struje i smične vjetrove koji su opasni za zrakoplovstvo. Linija oluje po svojstvima je slična hladnoj fronti, ali je lokalni rezultat aktivnosti grmljavinske oluje. Često se olujna linija javlja ispred hladne fronte. Na radarskim slikama ovaj sustav podsjeća na zakrivljeni luk (jeka pramca). Ovaj fenomen je tipičan za Sjevernu Ameriku, u Europi i europskom teritoriju Rusije opaža se rjeđe.

Superćelijske grmljavinske oluje

Superćelija je najorganiziraniji grmljavinski oblak. Superćelijski oblaci su relativno rijetki, ali predstavljaju najveću prijetnju ljudskom zdravlju te životu i imovini. Superćelijski oblak sličan je jednostaničnom oblaku po tome što oba imaju istu uzlaznu zonu. Razlika je u veličini superćelije: promjer od oko 50 km, visina od 10-15 km (često gornja granica prodire u stratosferu) s jednim polukružnim nakovnjem. Brzina uzlaznog toka u superćelijskom oblaku mnogo je veća nego u drugim vrstama grmljavinskih oblaka: do 40-60 m/s. Glavna značajka koja razlikuje superstanični oblak od ostalih vrsta oblaka je prisutnost rotacije. Rotirajuće uzlazno strujanje u superćelijskom oblaku (koji se u radarskoj terminologiji naziva mezociklon) stvara ekstremne vremenske prilike, poput velike tuče (2-5 cm u promjeru, ponekad i više), oluje s brzinama do 40 m/s i jaka razorna tornada. Uvjeti okoliša glavni su faktor u formiranju oblaka superćelija. Potrebna je vrlo jaka konvekcijska nestabilnost zraka. Temperatura zraka u blizini tla (prije grmljavinske oluje) trebala bi biti +27 ... +30 i viša, ali glavni nužni uvjet je vjetar promjenjivog smjera, koji uzrokuje rotaciju. Takvi se uvjeti postižu smicanjem vjetra u srednjoj troposferi. Oborina nastala u uzlaznom strujanju nosi se duž gornje razine naoblake snažnim strujanjem u donju zonu. Tako su zone uzlaznog i silaznog toka razdvojene u prostoru, što osigurava dugotrajni život oblaka. Obično pada slaba kiša na prednjem rubu superćelijskog oblaka. Obilne oborine javljaju se u blizini zone uzlaznog strujanja, dok najveće oborine i velika tuča padaju sjeveroistočno od zone glavnog uzlaznog strujanja. Najopasniji uvjeti javljaju se u blizini glavnog područja uzlaznog strujanja (obično pomaknutog u stražnji dio grmljavinske oluje).

Fizičke karakteristike grmljavinskih oblaka

Studije iz zraka i radare pokazuju da jedna ćelija grmljavinske oluje obično doseže visinu od oko 8-10 km i živi oko 30 minuta. Izolirana grmljavinska oluja obično se sastoji od nekoliko ćelija u različitim fazama razvoja i traje oko sat vremena. Velike grmljavinske oluje mogu doseći desetke kilometara u promjeru, njihov vrhunac može dosegnuti visinu od preko 18 km, a mogu trajati više sati.

Uzvodno i nizvodno

Uzlazna i donja strujanja kod izoliranih grmljavinskih oluja obično imaju promjer od 0,5 do 2,5 km i visinu od 3 do 8 km. Ponekad promjer uzlazne struje može doseći 4 km. U blizini površine zemlje, potoci obično povećavaju promjer, a brzina u njima se smanjuje u usporedbi s potocima koji se nalaze iznad. Karakteristična brzina uzlaznog strujanja je u rasponu od 5 do 10 m/s i doseže 20 m/s u gornjem dijelu velikih grmljavinskih oluja. Istraživački zrakoplovi koji lete kroz grmljavinski oblak na visini od 10 000 m bilježe brzine uzlaznog strujanja veće od 30 m/s. Najjača uzlazna strujanja opažena su u organiziranim grmljavinskim nevremenima.

Nalet vjetra

U nekim grmljavinskim olujama razvijaju se intenzivna silazna strujanja koja stvaraju razorne vjetrove na površini zemlje. Ovisno o veličini, takva strujanja nazivaju se oluja ili mikrooluja. Oluja promjera većeg od 4 km može stvoriti vjetrove do 60 m/s. Mikrooluja je manja, ali stvara vjetar brzine do 75 m/s. Ako grmljavinsko nevrijeme koje stvara nevrijeme nastaje iz dovoljno toplog i vlažnog zraka, tada će mikrooluja biti praćena intenzivnim pljuskovima kiše. Međutim, ako je grmljavinska oluja nastala iz suhog zraka, oborina može ispariti tijekom jeseni (zračne oborinske trake ili virga) i mikrooluja će biti suha. Niznje struje su ozbiljna opasnost za zrakoplove, posebno tijekom polijetanja ili slijetanja, jer stvaraju vjetar u blizini tla s naglim promjenama brzine i smjera.

Vertikalni razvoj

Općenito, aktivni konvektivni oblak dizat će se sve dok ne izgubi svoj uzgon. Gubitak uzgona nastaje zbog opterećenja koje stvaraju oborine nastale u oblačnom okruženju, ili miješanje s okolnim suhim hladnim zrakom, ili kombinacija ta dva procesa. Rast oblaka može se zaustaviti i blokirajućim inverzijskim slojem, tj. slojem u kojem temperatura zraka raste s visinom. Grmljavinski oblaci obično dosežu visinu od oko 10 km, ali ponekad dosegnu visinu i više od 20 km. Kada su vlažnost i nestabilnost atmosfere visoki, tada uz povoljne vjetrove oblak može narasti do tropopauze, sloja koji odvaja troposferu od stratosfere. Tropopauzu karakterizira temperatura koja ostaje približno konstantna s povećanjem nadmorske visine i poznata je kao područje visoke stabilnosti. Čim se uzlazno strujanje počne približavati stratosferi, vrlo brzo zrak na vrhu oblaka postaje hladniji i teži od okolnog zraka, a rast vrha prestaje. Visina tropopauze ovisi o geografskoj širini područja i godišnjem dobu. Varira od 8 km u polarnim područjima do 18 km i više u blizini ekvatora.

Kada kumulusni oblak dosegne blokirajući sloj inverzije tropopauze, počinje se širiti prema van i oblikuje "nakovanj" karakterističan za grmljavinske oblake. Vjetar koji puše na visini nakovnja obično nanosi oblačni materijal u smjeru vjetra.

Turbulencija

Zrakoplov koji leti kroz grmljavinski oblak (zabranjeno je letjeti u kumulonimbusne oblake) obično upada u turbulenciju koja pod utjecajem turbulentnih strujanja oblaka baca avion gore, dolje i bočno. Atmosferske turbulencije stvaraju osjećaj nelagode za posadu i putnike zrakoplova te uzrokuju nepoželjna opterećenja na zrakoplovu. Turbulencija se mjeri u različitim jedinicama, ali češće se definira u jedinicama g - ubrzanje slobodnog pada (1g = 9,8 m/s 2). Nalet od jednog g stvara turbulencije opasne za zrakoplove. U gornjem dijelu intenzivnih grmljavinskih nevremena zabilježena su vertikalna ubrzanja do tri g.

Pokret

Brzina i kretanje grmljavinskog oblaka ovisi o smjeru vjetra, prije svega o međudjelovanju uzlaznog i silaznog toka oblaka sa strujanjima nosivog zraka u srednjim slojevima atmosfere u kojima se razvija grmljavinsko nevrijeme. Brzina kretanja izolirane grmljavinske oluje obično je reda veličine 20 km/h, no neke se grmljavinske oluje kreću mnogo brže. U ekstremnim situacijama, grmljavinski oblak može se kretati brzinom od 65-80 km / h - tijekom prolaska aktivnih hladnih fronti. U većini grmljavinskih oluja, kako se stare grmljavinske stanice rasipaju, nove grmljavinske stanice pojavljuju se u nizu. Uz slab vjetar pojedina stanica tijekom života može prijeći vrlo kratku udaljenost, manju od dva kilometra; međutim, u većim grmljavinskim olujama, nove stanice se pokreću strujanjem koje teče iz zrele ćelije, ostavljajući dojam brzog kretanja koje ne odgovara uvijek smjeru vjetra. Kod velikih višećelijskih grmljavinskih oluja postoji obrazac gdje se nova ćelija formira desno od nosivog protoka zraka na sjevernoj hemisferi i lijevo od nosećeg protoka zraka na južnoj hemisferi.

energija

Energija koja pokreće grmljavinsku oluju je latentna toplina koja se oslobađa kada se vodena para kondenzira i formira kapljice oblaka. Za svaki gram vode koji se kondenzira u atmosferi oslobađa se približno 600 kalorija topline. Kada se kapljice vode smrznu na vrhu oblaka, oslobađa se još oko 80 kalorija po gramu. Oslobođena latentna toplinska energija djelomično se pretvara u kinetičku energiju uzlaznog toka. Gruba procjena ukupne energije grmljavinske oluje može se napraviti iz ukupne količine vode koja se istaložila iz oblaka. Tipična je energija reda veličine 100 milijuna kilovat-sati, što je otprilike ekvivalentno nuklearnom naboju od 20 kilotona (iako se ta energija oslobađa u mnogo većem volumenu prostora i tijekom mnogo dužeg vremena). Velike grmljavinske oluje s više stanica mogu imati desetke ili stotine puta više energije.

Vremenske pojave pod grmljavinom

Silazno strujanje i olujne fronte

Nizhodno strujanje u grmljavinskom nevremenu događa se na visinama gdje je temperatura zraka niža od temperature u okolnom prostoru, a taj tok postaje još hladniji kada se u njemu počnu topiti ledene čestice oborina i isparavaju oblačne kapi. Zrak u silaznoj struji ne samo da je gušći od okolnog zraka, već nosi i drugačiji horizontalni kutni moment od okolnog zraka. Ako se silazno strujanje dogodi, na primjer, na visini od 10 km, tada će doći do površine zemlje horizontalnom brzinom koja je osjetno veća od brzine vjetra u blizini Zemlje. U blizini tla, ovaj zrak se prije grmljavinske oluje prenosi naprijed brzinom većom od brzine cijelog oblaka. Zato će promatrač na zemlji osjetiti približavanje grmljavinske oluje uz struju hladnog zraka čak i prije nego što se grmljavinski oblak nadnese. Silazno strujanje koje se širi duž tla formira zonu dubine od 500 metara do 2 km s jasnom razlikom između hladnog zraka struje i toplog, vlažnog zraka iz kojeg nastaje grmljavinska oluja. Prolaz takve olujne fronte lako se utvrđuje prema pojačanju vjetra i naglom padu temperature. U pet minuta temperatura zraka može pasti za 5 °C ili više. Oluja tvori karakteristična olujna vrata s vodoravnom osi, naglim padom temperature i promjenom smjera vjetra.

U ekstremnim slučajevima, fronta oluje koju stvara silazno strujanje može doseći brzine veće od 50 m/s i uzrokovati štetu na kućama i usjevima. Češće se jaka nevremena javljaju kada se organizirani niz grmljavinskih oluja razvije u uvjetima jakog vjetra na srednjim visinama. U isto vrijeme, ljudi mogu misliti da su ta razaranja uzrokovana tornadom. Ako nema svjedoka koji su vidjeli karakterističan oblak lijevka tornada, tada se uzrok razaranja može odrediti prirodom razaranja uzrokovanog vjetrom. U tornadima, razaranje ima kružni uzorak, a grmljavinska oluja uzrokovana silaznim strujanjem nosi razaranje uglavnom u jednom smjeru. Hladno vrijeme obično prati kiša. U nekim slučajevima kišne kapi potpuno ispare tijekom pada, što rezultira suhom grmljavinskom olujom. U suprotnoj situaciji, tipičnoj za jake višećelijske i superćelijske grmljavinske oluje, dolazi do jake kiše s tučom, koja uzrokuje bujične poplave.

Tornada

Tornado je snažan vrtlog malih razmjera ispod grmljavinskih oblaka s približno okomitom, ali često zakrivljenom osi. Od periferije do središta tornada dolazi do pada tlaka od 100-200 hPa. Brzina vjetra u tornadima može premašiti 100 m/s, teoretski može doseći brzinu zvuka. U Rusiji se tornada javljaju relativno rijetko. Najveća učestalost tornada javlja se na jugu europskog dijela Rusije.

Livni

Kod malih grmljavinskih nevremena petominutni vrh intenzivne oborine može prijeći 120 mm/h, no ostatak kiše ima za red veličine niži intenzitet. Prosječna grmljavinska oluja proizvede oko 2000 kubnih metara kiše, ali velika grmljavinska oluja može proizvesti deset puta više. Velike organizirane grmljavinske oluje povezane s mezoskalnim konvektivnim sustavima mogu proizvesti 10 do 1000 milijuna kubičnih metara oborine.

Električna struktura grmljavinskog oblaka

Raspodjela i kretanje električnih naboja unutar i oko grmljavinskog oblaka složen je proces koji se neprestano mijenja. Ipak, moguće je prikazati generaliziranu sliku raspodjele električnih naboja u fazi zrelosti oblaka. Dominira pozitivna dipolna struktura u kojoj se pozitivni naboj nalazi na vrhu oblaka, a negativni ispod njega unutar oblaka. U podnožju oblaka i ispod njega opaža se manji pozitivni naboj. Atmosferski ioni, krećući se pod djelovanjem električnog polja, stvaraju zaštitne slojeve na granicama oblaka, maskirajući električnu strukturu oblaka od vanjskog promatrača. Mjerenja pokazuju da se u različitim geografskim uvjetima glavni negativni naboj grmljavinskog oblaka nalazi na visinama s temperaturom okoline od -5 do -17 °C. Što je veća brzina uzlaznog strujanja u oblaku, to je više središte negativnog naboja. Gustoća prostornog naboja je u rasponu od 1-10 C/km³. Značajan je udio grmljavinskih nevremena s inverznom strukturom naboja: - negativnim nabojem u gornjem dijelu oblaka i pozitivnim nabojem u unutarnjem dijelu oblaka, kao i sa složenom strukturom s četiri ili više zona prostora. naboji različitog polariteta.

mehanizam elektrizacije

Predloženi su mnogi mehanizmi koji objašnjavaju nastanak električne strukture grmljavinskog oblaka, a ovo područje znanosti još uvijek je područje aktivnog istraživanja. Glavna hipoteza temelji se na činjenici da ako su veće i teže čestice oblaka pretežno negativno nabijene, a lakše male čestice nose pozitivan naboj, tada dolazi do prostornog odvajanja prostornih naboja zbog činjenice da velike čestice padaju većom brzinom od male komponente oblaka. Ovaj mehanizam općenito je u skladu s laboratorijskim eksperimentima, koji pokazuju snažan prijenos naboja kada čestice ledenih kuglica (zrno - porozne čestice smrznutih kapljica vode) ili čestice tuče stupaju u interakciju s kristalima leda u prisutnosti prehlađenih kapljica vode. Predznak i veličina naboja koji se prenosi tijekom kontakta ovisi o temperaturi okolnog zraka i sadržaju vode u oblaku, ali i o veličini kristala leda, brzini sudara i drugim čimbenicima. Također je moguće djelovanje drugih mehanizama elektrifikacije. Kada veličina volumnog električnog naboja akumuliranog u oblaku postane dovoljno velika, dolazi do pražnjenja munje između područja nabijenih suprotnim predznakom. Do pražnjenja može doći i između oblaka i tla, oblaka i neutralne atmosfere, oblaka i ionosfere. U tipičnoj grmljavinskoj oluji, dvije trećine do 100 posto ispuštanja su unutaroblačna pražnjenja, međuoblačna pražnjenja ili pražnjenja oblak-zrak. Ostalo su pražnjenja oblak-zemlja. Posljednjih godina postalo je jasno da se munje mogu umjetno inicirati u oblaku, koji u normalnim uvjetima ne prelazi u fazu grmljavinske oluje. U oblacima koji imaju zone elektrizacije i stvaraju električna polja, munje mogu inicirati planine, visoke zgrade, zrakoplovi ili rakete koje se nalaze u zoni jakih električnih polja.

Mjere opreza tijekom grmljavinske oluje

Mjere opreza su zbog činjenice da grom pogađa uglavnom više objekte. To je zato što električno pražnjenje slijedi put najmanjeg otpora, odnosno kraći put.

Tijekom grmljavinske oluje nemojte:

  • biti u blizini dalekovoda;
  • sakriti se od kiše ispod drveća (osobito ispod visokih ili usamljenih);
  • plivati ​​u vodenim tijelima (budući da glava plivača strši iz vode, osim toga, voda, zbog tvari otopljenih u njoj, ima dobru električnu vodljivost);
  • biti na otvorenom prostoru, na "otvorenom polju", jer u ovom slučaju osoba znatno strši iznad površine;
  • penjati se na brda, uključujući i na krovove kuća;
  • koristiti metalne predmete;
  • biti blizu prozora;
  • voziti bicikl i motocikl;
  • koristiti mobilni telefon (elektromagnetski valovi imaju dobru električnu vodljivost).

Nepoštivanje ovih pravila često rezultira smrću ili opeklinama i ozbiljnim ozljedama.