Opțiuni
Raportați „factori periculoși ai descărcărilor de fulgere”. Formarea descărcărilor de trăsnet. Curenți descendenți și fronturi de furtună

Raportați „factori periculoși ai descărcărilor de fulgere”. Formarea descărcărilor de trăsnet. Curenți descendenți și fronturi de furtună

Filiala MBOU „Pervomaiskaya învățământ general secundar

școală” din satul Novoarkhangelskoye

Descărcări de fulgere

Factori periculoși

descărcări de fulgere

Efectuat:

elevi de clasa a VII-a

Pecheykin Maxim,

Bryksin Kirill

Este rar ca o persoană să nu experimenteze un sentiment de anxietate, trepidare înainte de o furtună,

și mai ales în timpul unei furtuni puternice.

Furtună - un fenomen atmosferic periculos asociat cu dezvoltarea norilor cumulonimbi puternici, însoțit de multiple descărcări electrice între nori și suprafața pământului, fenomene sonore, precipitații abundente, adesea cu grindină.

Numele „furtună” este asociat cu natura amenințătoare a acestui fenomen natural și cu marele pericol. În cele mai vechi timpuri, oamenii, neînțelegând natura unei furtuni, dar văzând moartea oamenilor și incendiile izbucnite în timpul unei furtuni, asociau acest fenomen cu mânia zeilor, pedeapsa lui Dumnezeu pentru păcate.

O furtună este un fenomen natural excepțional de frumos care trezește admirație pentru puterea și frumusețea sa. O furtună se caracterizează prin vânturi puternice, adesea ploi intense (zăpadă), uneori cu grindină. Înainte de o furtună (cu o oră sau două înainte de o furtună), presiunea atmosferică scade rapid până când vântul crește brusc și apoi începe să crească. De regulă, după o furtună vremea se îmbunătățește, aerul este limpede, proaspăt și curat, saturat cu ioni formați în timpul descărcărilor fulgerelor. Mulți scriitori, poeți și artiști și-au exprimat sentimente de dragoste și admirație pentru furtună în lucrările lor. Amintiți-vă de minunatul poet rus F.I. Tyutcheva:

Îmi place furtuna de la începutul lunii mai,

Când primăvara, primul tunet,

De parcă s-ar zbuci și s-ar juca,

Bubuit pe cerul albastru.

Furtuni Sunt: local, frontal, nocturn, la munte.

Furtunile locale (termice) sunt cele mai frecvente. Aceste furtuni apar numai pe vreme caldă, cu umiditate atmosferică ridicată. De regulă, ele apar vara la prânz sau după-amiaza (12-16 ore). Mecanismul de formare a sarcinilor electrice în nori este următorul. Vaporii de apă din fluxul ascendent de aer cald la altitudine se condensează și se eliberează multă căldură (se știe că, dacă procesul de evaporare necesită energie, procesul de condensare este însoțit de eliberarea de energie termică; acest lucru se explică prin diferență în energia internă a unei substanţe în stare lichidă şi gazoasă) şi se încălzesc fluxuri de aer în creştere. În comparație cu aerul din jur, aerul care se ridică este mai cald și se extinde în volum până devine un nor de tunete. În norii mari, cristale de gheață și picături de apă plutesc constant, care, sub influența unui flux ascendent, se ciocnesc, se zdrobesc sau se contopesc. Ca urmare a frecării lor între ele și cu aerul și strivire, se formează sarcini pozitive și negative. Ele sunt separate și concentrate în diferite părți ale norului. De regulă, sarcinile pozitive se acumulează în partea superioară a norului, iar sarcinile negative se acumulează în partea inferioară (cea mai apropiată de sol). Ca urmare, apar descărcări negative de fulgere. Mai rar, poate apărea imaginea opusă a formării fulgerelor pozitive. Sub influența sarcinilor, apare un câmp electrostatic puternic (intensitatea câmpului electrostatic poate ajunge la 100.000 V/m), iar diferența de potențial dintre părțile individuale ale norului, nori sau nor și sol atinge valori enorme. Tensiunea dintre nor și sol poate ajunge la 80×106 - 100×106V.

Când este atinsă intensitatea critică a aerului electric, are loc o ionizare a aerului asemănătoare unei avalanșe - o descărcare de scânteie de fulger.

O furtună frontală are loc atunci când o masă de aer rece se deplasează într-o zonă în care predomină vremea caldă. Aerul rece înlocuiește aerul cald, acesta din urmă ridicându-se la o înălțime 5--7 km. Straturile calde de aer invadează în vârtejuri de diferite direcții, se formează o furtună, frecare puternică între straturile de aer, care contribuie la acumularea de sarcini electrice. Lungimea unei furtuni frontale poate ajunge la 100 km. Spre deosebire de furtunile locale, de obicei devine mai frig după furtunile frontale. Furtunile frontale apar mai des vara, dar spre deosebire de furtunile locale, care apar doar în zilele toride de vară, pot apărea în alte perioade ale anului, chiar și iarna.

Furtunile nocturne sunt asociate cu răcirea solului pe timp de noapte și cu formarea de curenți vortex de aer în creștere.

Furtunile din munți se explică prin diferența în cantitatea de radiație solară la care sunt expuse versanții sudici și nordici ai munților. Furtunile de noapte și de munte sunt de scurtă durată. Pe Pământ sunt 16 milioane de furtuni pe an.

Activitatea furtunilor variază în diferite zone ale planetei noastre.Centrele mondiale de furtună :

insula Java - 220, Africa ecuatorială - 150, sudul Mexicului - 142, Panama - 132, Brazilia centrală - 106 zile de furtună pe an.

Activitatea furtunilor în Rusia:

Murmansk - 5, Arhangelsk - 10 Sankt Petersburg - 15, Moscova - 20 de zile de furtună pe an. De regulă, cu cât mergi mai spre sud (PENTRU emisfera nordică a Pământului) și cu cât mai la nord (PENTRU emisfera sudică a Pământului), cu atât activitatea furtunii este mai mare. Furtunile sunt foarte rare în Arctica și Antarctica.

Tipuri de fulgere Și motivele apariției lor

Combinaţie fulgere și tunete numit furtună

Fiecare persoană ar trebui să aibă cunoștințe despre natura fulgerului, pericolele sale și metodele de protecție.

Fulger- Acest descărcări de scânteie de electricitate statică acumulată în nori cu tunete. Spre deosebire de sarcinile generate la locul de muncă și în viața de zi cu zi, sarcinile electrice acumulate în nori sunt disproporționat mai mari. Prin urmare, energia unei descărcări de scânteie (fulger) și curenții rezultați sunt foarte mari și reprezintă un pericol grav pentru oameni, animale și clădiri. Fulgerul este însoțit de un impuls sonor - un tunet.

Pentru fiecare kilometru pătrat de suprafață a Pământului se produc 2-3 fulgere pe an. Solul este cel mai adesea lovit de fulgere de la nori încărcați negativ.

După tip, fulgerul este împărțit în liniar, perlat și bilă. Fulgerele cu perle și bile sunt destul de rare.

Fulgerul liniar obișnuit, pe care fiecare persoană îl întâlnește de multe ori, are aspectul unei linii de ramificație întortocheate. Veli-

Puterea curentului în canalul liniar al fulgerului este în medie de 60-170x 103 amperi; au fost înregistrate fulgere cu un curent de 290x 103 amperi. Fulgerul mediu transportă energie de 250 kW/h (900 MJ), există date despre puterea de 2800 kW/h (10000 MJ). Energia fulgerului este realizată în principal sub formă de energii luminoase, călduroase și sonore.

Descărcarea se dezvoltă în câteva miimi de secundă; la curenți atât de mari, aerul din zona canalului fulgerului se încălzește aproape instantaneu până la temperatură. 33.000 o.s. Ca urmare, presiunea crește brusc, aerul se extinde și apare o undă de șoc, însoțită de un impuls sonor - un tunet. Deoarece calea fulgerului este foarte sinuoasă, undele sonore apar în puncte diferite și parcurg distanțe diferite, apar sunete de diferite forțe și înălțimi - tunete. Undele sonore suferă reflexii repetate de la nori și sol, ceea ce provoacă zgomot prelungit. Tunetele nu sunt periculoase pentru oameni și au doar un efect psihologic asupra lor.

Înainte și în timpul unei furtuni, ocazional pe întuneric, pe vârfurile unor obiecte înalte, ascuțite (vârfuri de copaci, catarge de corăbii, vârfuri de stânci ascuțite în munți, cruci de biserici, paratrăsnet, uneori în munți pe oameni și capete de animale, mâini ridicate), se poate observa o strălucire, numită„Focul Sfântului Elmo” Acest nume este datîn cele mai vechi timpuri de către marinarii care observau strălucirea din vârfurile catargelor navelor cu pânze. Strălucire„Luminile lui Elmo” apare din cauza faptului că pe obiectele ascuțite înalte intensitatea câmpului electric creat de sarcina electrică statică a norului este deosebit de mare. Ca urmare, începe ionizarea aerului, apare o descărcare de strălucire și apar limbi de strălucire roșiatice, uneori scurtându-se și lungindu-se din nou. Nu ar trebui să încercați să stingeți aceste incendii, deoarece nu există ardere. La o putere mare a câmpului electric, pot apărea o grămadă de fire luminoase. - descărcare corona, care uneori este însoțită de șuierat.„Luminile lui Elmo” „poate apărea fără prezența norilor de tunete - mai des în munți în timpul furtunilor de zăpadă și furtunilor de praf. Alpiniștii se întâlnesc destul de des„Luminile lui Elmo”

Fulgerele liniare apar ocazional și în absența norilor cu tunete. Nu întâmplător a apărut zicala -

"Un trăsnet din senin".

Fulger de perle - un fenomen foarte rar și frumos. Apare imediat după fulgerul liniar și dispare treptat. În mare parte, descărcarea fulgerelor de perle urmează o cale liniară. Fulgerul arată ca niște bile luminoase situate la distanță 7-12 m unul de celălalt, amintind de perle înșirate pe un fir. Pearl Lightning poate fi însoțit de efecte sonore semnificative.

Fulgerul cu minge este, de asemenea, destul de rar. Pentru fiecare mie de fulgere liniare obișnuite există 2-3 minge Fulgerul cu minge, de regulă, apare în timpul unei furtuni, mai des spre sfârșitul acesteia, mai rar după o furtună. Apare și, dar foarte rar, când absență completă fenomene de furtună. Poate avea forma unei bile, elipsoid, para, disc sau chiar un lanț de bile conectate. Culoarea fulgerului este roșu, galben, portocaliu-roșu, înconjurat de un văl luminos. Uneori, fulgerul este alb orbitor, cu contururi foarte ascuțite. Culoarea este determinată de conținutul diferitelor substanțe din aer. Forma și culoarea fulgerului se pot schimba în timpul unei descărcări. Natura fulgerului cu minge și motivele apariției sale sunt neclare. Există diverse ipoteze despre natura fulgerului cu minge. De exemplu, academicianul Ya.I. Frenkel a creat o teorie conform căreia fulgerul este o minge de gaz fierbinte, rezultată din fulgerul liniar obișnuit și constând din gaze active chimic - în principal oxid de azot și azot monoatomic. Academicianul P.I. Kapitsa crede că fulgerul este un cheag de plasmă într-o stare relativ stabilă. Există și alte ipoteze, dar niciuna dintre ele nu poate explica toate efectele asociate Cu fulger cu minge. Nu a fost posibil să se măsoare parametrii fulgerului cu minge și să-l simuleze în condiții de laborator. Aparent, multe obiecte zburătoare neidentificate (OZN-uri) observate sunt de natură similară sau similară cu fulgerul cu bile.

7 august 2014

Furtună - ce este? De unde vin fulgerele care taie tot cerul și bubuiturile amenințătoare ale tunetelor? O furtună este un fenomen natural. Fulgerele, numite descărcări electrice, se pot forma în interiorul norilor (cumulonimbus) sau între suprafața pământului și nori. Ele sunt de obicei însoțite de tunete. Fulgerele sunt asociate cu ploi abundente, vânturi puternice și adesea grindină.

Activitate

O furtună este unul dintre cele mai periculoase fenomene naturale. Oamenii loviti de fulger supraviețuiesc doar în cazuri izolate.

Există aproximativ 1.500 de furtuni care operează pe planetă în același timp. Intensitatea descărcărilor este estimată la o sută de fulgere pe secundă.

Distribuția furtunilor pe Pământ este neuniformă. De exemplu, sunt de 10 ori mai mulți dintre ele peste continente decât peste ocean. Majoritatea (78%) descărcărilor de fulgere sunt concentrate în zonele ecuatoriale și tropicale. Furtunile sunt înregistrate mai ales în Africa Centrală. Dar regiunile polare (Antarctica, Arctica) și polii fulgerului practic nu sunt vizibili. Intensitatea unei furtuni se dovedește a fi legată de corpul ceresc. La latitudinile mijlocii, vârful său are loc în orele după-amiezii (din timpul zilei), vara. Dar minimul a fost înregistrat înainte de răsăritul soarelui. Caracteristicile geografice sunt de asemenea importante. Cele mai puternice centre de furtună sunt situate în Cordillera și Himalaya (regiunile muntoase). Numărul anual de „zile cu furtună” variază și în Rusia. În Murmansk, de exemplu, sunt doar patru dintre ei, în Arhangelsk - cincisprezece, Kaliningrad - optsprezece, Sankt Petersburg - 16, Moscova - 24, Bryansk - 28, Voronezh - 26, Rostov - 31, Soci - 50, Samara - 25, Kazan și Ekaterinburg - 28, Ufa - 31, Novosibirsk - 20, Barnaul - 32, Cita - 27, Irkutsk și Yakutsk - 12, Blagoveshchensk - 28, Vladivostok - 13, Khabarovsk - 25, Yuzhnovlovsk --7 Kamchatsky - 1.

Dezvoltarea unei furtuni

Cum merge? Un nor de tunete se formează doar în anumite condiții. Trebuie să existe fluxuri ascendente de umiditate și trebuie să existe o structură în care o fracțiune a particulelor este în stare de gheață, cealaltă în stare lichidă. Convecția care va duce la dezvoltarea unei furtuni va avea loc în mai multe cazuri.

Încălzirea neuniformă a straturilor de suprafață. De exemplu, peste apă cu o diferență semnificativă de temperatură. Peste orașele mari, intensitatea furtunii va fi puțin mai puternică decât în zonele învecinate.

Când aerul rece înlocuiește aerul cald. Convenția frontală se dezvoltă adesea simultan cu norii de acoperire și norii nimbostratuși.

Când aerul se ridică în lanțurile muntoase. Chiar și altitudinile joase pot duce la creșterea formațiunilor de nori. Aceasta este convecția forțată.

Orice nor de tunsoare, indiferent de tipul său, trece în mod necesar prin trei etape: cumulus, maturitate și dezintegrare.

Clasificare

De ceva vreme, furtunile au fost clasificate doar la locul de observare. Ele au fost împărțite, de exemplu, în ortografice, locale și frontale. Acum furtunile sunt clasificate după caracteristici în funcție de mediile meteorologice în care se dezvoltă. Curențele ascendente se formează din cauza instabilității atmosferice. Aceasta este condiția principală pentru crearea norilor de tunete. Caracteristicile unor astfel de fluxuri sunt foarte importante. În funcție de puterea și dimensiunea lor, se formează, respectiv, diferite tipuri de nori cu tunere. Cum sunt împărțiți?

1. Cumulonimbus unicelular, (local sau intramasă). Faceți activitate cu grindină sau furtună. Dimensiunile transversale variază de la 5 la 20 km, dimensiunile verticale - de la 8 la 12 km. Un astfel de nor „trăiește” până la o oră. După o furtună, vremea rămâne practic neschimbată.

2. cluster multi-celule. Aici scara este mai impresionantă - până la 1000 km. Un grup cu mai multe celule acoperă un grup de celule de furtună care se află în diferite stadii de formare și dezvoltare și, în același timp, formează un întreg. Cum sunt construite? Celulele mature de furtună sunt situate în centru, celulele care se dezintegrează sunt situate pe partea sub vânt. Dimensiunile lor transversale pot ajunge la 40 km. Furtunile cu descărcări electrice cu mai multe celule produc rafale de vânt (scuroase, dar nu puternice), ploaie și grindină. Existența unei celule mature este limitată la o jumătate de oră, dar grupul în sine poate „trăi” câteva ore.

3. Linii de squall. Acestea sunt, de asemenea, furtuni multicelulare. Se mai numesc si liniare. Ele pot fi fie solide, fie cu goluri. Rafalele de vânt aici sunt mai lungi (la marginea de atac). Când se apropie, o linie cu mai multe celule apare ca un perete întunecat de nori. Numărul de fluxuri (atât în amonte, cât și în aval) aici este destul de mare. De aceea, un astfel de complex de furtuni este clasificat ca multi-celule, deși structura furtunii este diferită. O linie de furtună poate produce averse intense și grindină mare, dar este mai adesea „limitată” de curenți descendenți puternici. Apare adesea înaintea unui front rece. În fotografii, un astfel de sistem are forma unui arc curbat.

4. Furtuni supercelule. Astfel de furtuni sunt rare. Sunt deosebit de periculoase pentru proprietate și pentru viața umană. Norul acestui sistem este similar norului cu o singură celulă, deoarece ambele diferă într-o zonă de curent ascendent. Dar dimensiunile lor sunt diferite. Norul de supercelule este imens - aproape 50 km în rază, înălțime - până la 15 km. Limitele sale pot fi în stratosferă. Forma seamănă cu o singură nicovală semicirculară. Viteza fluxurilor ascendente este mult mai mare (până la 60 m/s). O trăsătură caracteristică este prezența rotației. Acesta este cel care creează fenomene periculoase, extreme (grindină mare (mai mult de 5 cm), tornade distructive). Principalul factor pentru formarea unui astfel de nor sunt condițiile din jur. Vorbim de o convenție foarte puternică cu temperaturi de la +27 și vânt cu direcție variabilă. Astfel de condiții apar în timpul forfecării vântului în troposferă. Precipitațiile formate în curenții ascendenți sunt transferate în zona de curent descendent, ceea ce asigură o viață lungă pentru nor. Precipitațiile sunt distribuite neuniform. Aversele apar în apropierea curentului ascendent, iar grindină apare mai aproape de nord-est. Coada furtunii se poate deplasa. Atunci zona cea mai periculoasă va fi lângă curentul ascendent principal.

Există și conceptul de „furtună uscată”. Acest fenomen este destul de rar, caracteristic musonilor. Cu o astfel de furtună nu există precipitații (pur și simplu nu ajunge, evaporându-se ca urmare a expunerii la temperaturi ridicate).

Viteza de miscare

Pentru o furtună izolată este de aproximativ 20 km/h, uneori mai rapid. Dacă fronturile reci sunt active, viteza poate atinge 80 km/h. În multe furtuni, celulele vechi de furtună sunt înlocuite cu altele noi. Fiecare dintre ele parcurge o distanță relativ scurtă (aproximativ doi kilometri), dar în total distanța crește.

Mecanism de electrificare

De unde vin fulgerele în sine? Sarcinile electrice în jurul și în interiorul norilor se mișcă în mod constant. Acest proces este destul de complicat. Cel mai simplu mod de a vă imagina munca sarcinilor electrice în norii maturi. Structura pozitivă a dipolului domină în ele. Cum se distribuie? Sarcina pozitivă este plasată în partea de sus, iar sarcina negativă este situată sub ea, în interiorul norului. Conform ipotezei principale (acest domeniu al științei poate fi considerat încă puțin explorat), particulele mai grele și mai mari sunt încărcate negativ, în timp ce cele mici și ușoare au o sarcină pozitivă. Primele cad mai repede decât cele din urmă. Acest lucru determină separarea spațială a sarcinilor spațiale. Acest mecanism este confirmat de experimente de laborator. Particulele de boabe de gheață sau grindină pot avea un transfer puternic de sarcină. Mărimea și semnul vor depinde de conținutul de apă al norului, de temperatura aerului (ambiant) și de viteza de coliziune (factori principali). Influența altor mecanisme nu poate fi exclusă. Descărcările apar între sol și nor (sau atmosferă neutră sau ionosferă). În acest moment vedem fulgerări tăind cerul. Sau un fulger. Acest proces este însoțit de zgomote puternice (tunet).

O furtună este un proces complex. Poate dura multe decenii și poate chiar secole pentru a-l studia.

Furtună - un fenomen atmosferic în care se produc descărcări electrice în interiorul norilor sau între nor și suprafața pământului - fulgere, însoțite de tunete. De obicei, o furtună se formează în nori cumulonimbi puternici și este asociată cu ploi abundente, grindină și vânturi puternice.

Furtunile sunt unul dintre cele mai periculoase fenomene naturale pentru oameni: în ceea ce privește numărul deceselor înregistrate, doar inundațiile duc la pierderi umane mai mari.

Furtună

Distribuția descărcărilor de fulgere pe suprafața Pământului

Există aproximativ de zece ori mai puține furtuni peste ocean decât peste continente. Aproximativ 78% din toate descărcările de fulgere sunt concentrate în zona tropicală și ecuatorială (de la 30° latitudine nordică până la 30° latitudine sudică). Activitatea maximă a furtunii are loc în Africa Centrală. În regiunile polare din Arctica și Antarctica și peste poli, practic nu există furtuni. Intensitatea furtunilor urmează soarele, cu furtuni maxime având loc vara (la latitudini medii) și în timpul zilei după-amiezii. Minimul de furtuni înregistrate are loc înainte de răsăritul soarelui. Furtunile sunt influențate și de caracteristicile geografice ale zonei: centrele puternice de furtună sunt situate în regiunile muntoase din Himalaya și Cordillera.

Etapele dezvoltării unui nor de tunete

Condițiile necesare pentru apariția unui nor de tunete sunt prezența condițiilor pentru dezvoltarea convecției sau a unui alt mecanism care creează fluxuri ascendente ale unui aport de umiditate suficient pentru formarea precipitațiilor și prezența unei structuri în care o parte din nor. particulele sunt în stare lichidă, iar unele sunt în stare de gheață. Convecția care duce la dezvoltarea furtunilor are loc în următoarele cazuri:

Când stratul de suprafață de aer este încălzit neuniform pe diferite suprafețe subiacente. De exemplu, peste suprafața apei și a pământului din cauza diferențelor de temperatură a apei și a solului. Peste orașele mari, intensitatea convecției este mult mai mare decât în vecinătatea orașului.

Când aerul cald se ridică sau este deplasat de aerul rece pe fronturile atmosferice. Convecția atmosferică pe fronturile atmosferice este mult mai intensă și mai frecventă decât în timpul convecției intramasă. Adesea, convecția frontală se dezvoltă simultan cu norii nimbostrați și precipitații de pătură, care maschează norii cumulonimbus în curs de dezvoltare.

Când aerul se ridică în zonele muntoase. Chiar și cotele mici din zonă duc la creșterea formării norilor (datorită convecției forțate). Munții înalți creează condiții deosebit de dificile pentru dezvoltarea convecției și aproape întotdeauna măresc frecvența și intensitatea acesteia.

Toți norii de tunsoare, indiferent de tipul lor, trec prin stadiul de nori cumulus, stadiul de tunere matur și etapa de despărțire.

Clasificarea norilor de tunet

La un moment dat, furtunile erau clasificate în funcție de locul în care au fost observate, cum ar fi localizate, frontale sau orografice. Acum este mai obișnuit să se clasifice furtunile în funcție de caracteristicile furtunilor în sine, iar aceste caracteristici depind în principal de mediul meteorologic în care se dezvoltă furtuna.

Principal o conditie necesara căci formarea norilor de tunet este o stare de instabilitate atmosferică care formează curenți ascendenti. În funcție de mărimea și puterea unor astfel de fluxuri, se formează nori de tunsoare de diferite tipuri.

Nor cu o singură celulă

Norii cumulonimbus unicelulari se dezvoltă în zilele cu vânt scăzut într-un câmp de presiune cu gradient scăzut. Se mai numesc si ei intra-masă sau furtuni locale. Ele constau dintr-o celulă convectivă cu un flux ascendent în partea centrală. Pot atinge intensitatea furtunii și a grindinii și se prăbușesc rapid odată cu precipitațiile. Dimensiunile unui astfel de nor sunt: transversal - 5-20 km, vertical - 8-12 km, durata de viață - aproximativ 30 de minute, uneori până la 1 oră. Nu există schimbări majore de vreme după o furtună.

Ciclul de viață al unui nor cu o singură celulă

O furtună începe cu formarea unui nor cumulus de vreme frumoasă (Cumulus humilis). În condiții favorabile, norii cumuluși rezultați cresc rapid atât pe direcția verticală, cât și pe orizontală, în timp ce fluxurile ascendente sunt situate aproape pe întregul volum al norului și cresc de la 5 m/s la 15-20 m/s. Fluxurile descendente sunt foarte slabe. Aerul din jur pătrunde activ în nor datorită amestecării la limita și partea superioară a norului. Norul intră în stadiul Cumulus mediocris. Cele mai mici picături de apă formate ca urmare a condensului într-un astfel de nor se contopesc în altele mai mari, care sunt transportate în sus de curenți ascendente puternici. Norul este încă omogen, constând din picături de apă reținute de un flux ascendent - nu cade precipitații. În partea de sus a norului, când particulele de apă intră în zona de temperaturi negative, picăturile încep treptat să se transforme în cristale de gheață. Norul intră în stadiul unui puternic cumulus (Cumulus congestus). Compoziția mixtă a norului duce la mărirea elementelor norului și la crearea condițiilor pentru precipitații. Acest tip de nor se numește cumulonimbus (Cumulonimbus) sau cumulonimbus chel (Cumulonimbus calvus). Debitele verticale în el ajung la 25 m/s, iar nivelul vârfului atinge o înălțime de 7-8 km.

Particulele de precipitare care se evaporează răcesc aerul din jur, ceea ce duce la o intensificare suplimentară a curenților descendenți. În stadiul de maturitate, atât curenții de aer ascendenți, cât și descendenți sunt prezenți simultan în nor.

În stadiul de prăbușire în nor predomină fluxurile în jos, care acoperă treptat întregul nor.

Furtuni cu descărcări electrice multicelulare

Diagrama unei structuri de furtună cu mai multe celule

Acesta este cel mai frecvent tip de furtună asociat cu perturbații de mezo scară (cu o scară de la 10 la 1000 km). Un grup multicelular constă dintr-un grup de celule de furtună care se mișcă ca o singură unitate, deși fiecare celulă din grup se află într-o etapă diferită de dezvoltare a norilor de tunete. Celulele mature de furtună sunt de obicei situate în partea centrală a clusterului, iar celulele în descompunere sunt situate pe partea sub vânt a clusterului. Au o dimensiune transversală de 20–40 km, vârfurile lor se ridică adesea până la tropopauză și pătrund în stratosferă. Furtunile cu descărcări electrice multicelulare pot produce grindină, averse de ploaie și rafale de vânt relativ slabe. Fiecare celulă individuală dintr-un grup cu mai multe celule rămâne matură timp de aproximativ 20 de minute; clusterul cu mai multe celule în sine poate exista câteva ore. Acest tip de furtună este de obicei mai intensă decât o furtună cu o singură celulă, dar mult mai slabă decât o furtună supercelulă.

Furtuni liniare cu mai multe celule (linii de furtună)

Furtunile liniare cu mai multe celule sunt o linie de furtuni cu un front de rafală lung și bine dezvoltat la marginea de față a frontului. Linia furtunului poate fi continuă sau poate conține goluri. O linie multicelulară care se apropie apare ca un perete întunecat de nori, acoperind de obicei orizontul pe partea de vest (în emisfera nordică). Un număr mare de curenți de aer ascendenți/descrescători ne permite să calificăm acest complex de furtuni drept multi-celule, deși structura sa de furtună diferă brusc de o furtună cu mai multe celule. Liniile de turbure pot produce grindină mare și ploi intense, dar sunt mai bine cunoscute ca sisteme care produc curenți puternici. O linie de furtună este similară ca proprietăți cu un front rece, dar este un rezultat local al activității furtunii. Adesea, înaintea unui front rece, apare o linie de furtun. În imaginile radar, acest sistem seamănă cu un ecou de arc. Acest fenomen este tipic pentru America de Nord; în Europa și pe teritoriul european al Rusiei este observat mai rar.

Furtuni de supercelule

Structura verticală și orizontală a unui nor de supercelule

O supercelulă este cel mai bine organizat nor de tunete. Norii supercelule sunt relativ rari, dar reprezintă cea mai mare amenințare pentru sănătatea și viața umană și pentru proprietatea lor. Un nor supercelulă este similar cu un nor cu o singură celulă prin faptul că ambele au aceeași zonă de curent ascendent. Diferența este că dimensiunea celulei este uriașă: diametrul este de aproximativ 50 km, înălțimea este de 10-15 km (limita superioară pătrunde adesea în stratosferă) cu o singură nicovală semicirculară. Viteza fluxului ascendent într-un nor de supercelule este mult mai mare decât în alte tipuri de nori fulgerați: până la 40-60 m/s. Principala caracteristică care distinge un nor supercelular de alte tipuri de nori este prezența rotației. Rotirea curentului ascendent într-un nor supercelulă (numit în terminologia radar mezociclon), creează evenimente meteorologice extreme, cum ar fi un gigant grindină(mai mult de 5 cm în diametru), vânturi puternice de până la 40 m/s și tornade puternice distructive. Condițiile de mediu sunt un factor major în formarea unui nor supercelule. Este necesară o instabilitate convectivă foarte puternică a aerului. Temperatura aerului în apropierea solului (înainte de furtună) ar trebui să fie de +27...+30 și mai sus, dar principala condiție necesară este un vânt cu direcție variabilă, care provoacă rotație. Astfel de condiții se realizează cu forfecarea vântului în troposfera mijlocie. Precipitațiile formate în curentul ascendent sunt transportate de-a lungul nivelului superior al norului printr-un flux puternic în zona de curent descendent. Astfel, zonele de curgere ascendente și descendente sunt separate în spațiu, ceea ce asigură viața norului pentru o perioadă lungă de timp. De obicei, există ploaie slabă la marginea anterioară a unui nor supercelule. Ploile abundente au loc în apropierea zonei de curent ascendent, iar cele mai abundente precipitații și grindină mare au loc la nord-est de zona principală de curent ascendent. Cele mai periculoase condiții se găsesc în apropierea zonei principale de curent ascendent (de obicei, în spatele furtunii).

Supercelulă (Engleză) superȘi celulă- celulă) este un tip de furtună caracterizat prin prezența unui mezociclon - un curent ascendent profund, puternic rotativ. Din acest motiv, astfel de furtuni sunt uneori numite furtuni rotative. Dintre cele patru tipuri de furtuni conform clasificărilor occidentale (supersell, squalline, multisell și singlesell), supercelulele sunt cele mai puțin frecvente și pot reprezenta cel mai mare pericol. Supercelulele sunt adesea izolate de alte furtuni și pot avea o întindere frontală de până la 32 de kilometri.

Supercelulă la apus

Supercelulele sunt adesea împărțite în trei tipuri: clasice; cu precipitații scăzute (LP); și cu precipitații mari (HP). Supercelulele de tip LP se formează de obicei în climatele mai uscate, cum ar fi în văile muntoase înalte din Statele Unite, în timp ce supercelulele de tip HP sunt mai frecvente în climatele mai umede. Supercelulele pot apărea oriunde în lume dacă condițiile meteorologice sunt potrivite pentru formarea lor, dar sunt cele mai frecvente în Marile Câmpii ale Statelor Unite, o zonă cunoscută sub numele de Valea Tornadelor. Ele pot fi observate și în câmpiile din Argentina, Uruguay și sudul Braziliei.

Caracteristicile fizice ale norilor de tunete

Studiile aeronavelor și radarului arată că o singură celulă de furtună ajunge de obicei la o altitudine de aproximativ 8-10 km și durează aproximativ 30 de minute. O furtună izolată constă de obicei din mai multe celule în diferite stadii de dezvoltare și durează aproximativ o oră. Furtunile mari pot avea diametrul de zeci de kilometri, vârful lor poate atinge înălțimi de peste 18 km și pot dura multe ore.

Curge în sus și în jos

Curenții ascendenți și descendenți în furtunile izolate variază de obicei între 0,5 și 2,5 km în diametru și 3 până la 8 km în înălțime. Uneori, diametrul curentului ascendent poate ajunge la 4 km. Aproape de suprafața pământului, pâraiele cresc de obicei în diametru, iar viteza lor scade în comparație cu pâraiele mai înalte. Viteza caracteristică a curentului ascendent se află în intervalul de la 5 la 10 m/s și atinge 20 m/s în vârful furtunilor mari. Aeronava de cercetare care zboară printr-un nor de tunere la o altitudine de 10.000 m înregistrează viteze de curent ascendent de peste 30 m/s. Cele mai puternice curenți ascendenți se observă în furtunile organizate.

Furaje

Înainte de furtuna din august 2010 la Gatchina

În unele furtuni, au loc curenți de aer descendenți intens, creând vânturi cu forță distructivă pe suprafața pământului. În funcție de dimensiunea lor, se numesc astfel de downdrafts furtuni sau microsqualls. O furtună cu un diametru mai mare de 4 km poate crea vânturi de până la 60 m/s. Microsquals sunt de dimensiuni mai mici, dar creează viteze ale vântului de până la 75 m/s. Dacă o furtună generatoare de furtună se formează din aer suficient de cald și umed, atunci microfurtuna va fi însoțită de precipitații intense. Totuși, dacă se formează o furtună din aer uscat, precipitațiile se pot evapora pe măsură ce cade (benzi de precipitații în aer sau virga), iar microsquallul va fi uscat. Curenții descendenți reprezintă un pericol grav pentru aeronave, în special în timpul decolării sau aterizării, deoarece creează vânturi aproape de sol cu schimbări bruște puternice de viteză și direcție.

Dezvoltare pe verticală

În general, un nor convectiv activ se va ridica până când își pierde flotabilitatea. Pierderea flotabilității este asociată cu încărcătura creată de precipitațiile formate într-un mediu de nor, sau amestecarea cu aerul rece uscat din jur sau o combinație a acestor două procese. Creșterea norilor poate fi oprită și de un strat de inversare blocant, adică un strat în care temperatura aerului crește odată cu înălțimea. În mod obișnuit, norii de tunete ating înălțimi de aproximativ 10 km, dar uneori ating înălțimi de peste 20 km. Când conținutul de umiditate și instabilitatea atmosferei sunt mari, atunci cu vânturi favorabile norul poate crește până la tropopauză, stratul care separă troposfera de stratosferă. Tropopauza se caracterizează printr-o temperatură care rămâne aproximativ constantă odată cu creșterea altitudinii și este cunoscută ca o regiune de mare stabilitate. De îndată ce curentul ascendent începe să se apropie de stratosferă, destul de curând aerul din vârful norului devine mai rece și mai greu decât aerul din jur, iar creșterea vârfului se oprește. Înălțimea tropopauzei depinde de latitudinea zonei și de sezonul anului. Acesta variază de la 8 km în regiunile polare la 18 km și mai mult în apropierea ecuatorului.

Când un nor convectiv cumulus atinge stratul de blocare al inversării tropopauzei, acesta începe să se răspândească spre exterior și formează „nicovala” caracteristică norilor de tunete. Vânturile care bat la înălțimea nicovalei tind să sufle materialul norilor în direcția vântului.

Turbulenţă

Un avion care zboară printr-un nor de tunet (este interzis să zboare în nori cumulonimbus) întâlnește de obicei o denivelare care aruncă avionul în sus, în jos și în lateral, sub influența fluxurilor turbulente ale norului. Turbulențele atmosferice creează un sentiment de disconfort pentru echipajul și pasagerii aeronavei și provoacă stres nedorit asupra aeronavei. Turbulența se măsoară în diferite unități, dar mai des este definită în unități de g - accelerația căderii libere (1g = 9,8 m/s2). Un turbulen de un g creează turbulențe care sunt periculoase pentru aeronave. În vârful furtunilor intense, au fost înregistrate accelerații verticale de până la trei g.

Mișcarea furtunilor

Viteza și mișcarea unui nor de tunete depind de direcția pământului, în primul rând de interacțiunea fluxurilor ascendente și descendente ale norului cu curenții de aer purtători din straturile mijlocii ale atmosferei în care se dezvoltă furtuna. Viteza unei furtuni izolate este de obicei de aproximativ 20 km/h, dar unele furtuni se deplasează mult mai repede. În situații extreme, un nor de tunete se poate deplasa cu viteze de 65-80 km/h în timpul trecerii fronturilor reci active. În majoritatea furtunilor, pe măsură ce celulele vechi de furtună se disipă, noi celule de furtună apar succesiv. În vânt slab, o celulă individuală poate parcurge o distanță foarte scurtă în timpul vieții sale, mai puțin de doi kilometri; totuși, în furtunile mai mari, celulele noi sunt declanșate de curentul descendent care curge dintr-o celulă matură, dând aspectul unei mișcări rapide care nu coincide întotdeauna cu direcția vântului. În furtunile mari cu mai multe celule, există un model în care o nouă celulă se formează la dreapta direcției fluxului de aer în emisfera nordică și la stânga direcției fluxului de aer în emisfera sudică.

Energie

Energia care alimentează o furtună provine din căldura latentă eliberată atunci când vaporii de apă se condensează pentru a forma picături de nor. Pentru fiecare gram de apă care se condensează în atmosferă, se eliberează aproximativ 600 de calorii de căldură. Când picăturile de apă îngheață în partea de sus a norului, se eliberează încă 80 de calorii pe gram. Eliberare ascunsă energie termală parțial transformată în energie cinetică a fluxului ascendent. O estimare aproximativă a energiei totale a unei furtuni poate fi făcută pe baza cantității totale de apă care a căzut sub formă de precipitații din nor. Energia tipică este de ordinul a 100 de milioane de kilowați-oră, ceea ce este aproximativ echivalent cu o sarcină nucleară de 20 de kilotone (deși această energie este eliberată într-un volum mult mai mare de spațiu și într-un timp mult mai lung). Furtunile mari cu mai multe celule pot avea de 10 și 100 de ori mai multă energie.

Curenți descendenți și fronturi de furtună

Furtună în fața unei furtuni puternice

Curenții descendenți în furtuni apar la altitudini în care temperatura aerului este mai mică decât temperatura din zona înconjurătoare, iar această curentă descendentă devine și mai rece atunci când începe să topească particulele de precipitații înghețate și să se evapore picăturile de nor. Aerul din fluxul descendent nu este doar mai dens decât aerul din jur, dar poartă și un moment unghiular orizontal care este diferit de aerul din jur. Dacă are loc un curent descendent, de exemplu, la o altitudine de 10 km, atunci va ajunge la suprafața pământului cu o viteză orizontală vizibil mai mare decât viteza vântului la sol. Aproape de sol, acest aer este transportat înaintea unei furtuni cu o viteză mai mare decât viteza de mișcare a întregului nor. De aceea, un observator de la sol va simți apropierea unei furtuni prin fluxul de aer rece chiar înainte ca norul de tunete să fie deasupra capului. Curentul descendent care se răspândește pe pământ creează o zonă cu o adâncime de 500 de metri până la 2 km cu o diferență distinctă între aerul rece al curgerii și aerul cald și umed din care se formează o furtună. Trecerea unui astfel de front de furtună este ușor determinată de vântul crescut și de o scădere bruscă a temperaturii. În cinci minute, temperatura aerului poate scădea cu 5°C sau mai mult. Un furtun formează o poartă caracteristică cu o axă orizontală, o scădere bruscă a temperaturii și o schimbare a direcției vântului.

În cazuri extreme, frontul de furtun creat de curentul descendent poate atinge viteze de peste 50 m/s, provocând distrugerea locuințelor și a culturilor. Mai des, furtunile severe apar atunci când se dezvoltă o linie organizată de furtuni în condiții de vânt puternic la niveluri medii. În același timp, oamenii pot crede că această distrugere a fost cauzată de o tornadă. Dacă nu există martori care au văzut norul caracteristic în formă de pâlnie al unei tornade, atunci cauza distrugerii poate fi determinată de natura distrugerii cauzate de vânt. În tornade, distrugerea are loc într-un model circular, iar o furtună de furtună cauzată de un curent descendent provoacă distrugeri în principal într-o direcție. Aerul rece este de obicei urmat de ploaie. În unele cazuri, picăturile de ploaie se evaporă complet pe măsură ce cad, rezultând o furtună uscată. În situația opusă, tipică furtunilor severe multicelulare și supercelulare, apar ploi abundente și grindină, care provoacă inundații fulgerătoare.

Tornade

O tornadă este un vârtej puternic, la scară mică, sub nori de tunete, cu o axă aproximativ verticală, dar adesea curbată. De la periferie spre centrul tornadei se observă o cădere de presiune de 100-200 hPa. Viteza vântului în tornade poate depăși 100 m/s, iar teoretic poate atinge viteza sunetului. În Rusia, tornadele apar relativ rar, dar provoacă pagube enorme. Cea mai mare frecvență a tornadelor are loc în sudul părții europene a Rusiei.

Averse

În furtuni mici, vârful de cinci minute de precipitații intense poate depăși 120 mm/oră, dar toate celelalte ploi au o intensitate cu un ordin de mărime mai mică. O furtună medie produce aproximativ 2.000 de metri cubi de ploaie, dar o furtună mare poate produce de zece ori această cantitate. Furtunile mari organizate asociate cu sistemele convective mezo scară pot produce 10 până la 1000 milioane de metri cubi de precipitații.

Structura electrică a unui nor de tunete

Structura încărcărilor în nori cu tunere în diferite regiuni

Distribuția și mișcarea sarcinilor electrice în și în jurul unui nor este un proces complex, în continuă schimbare. Cu toate acestea, este posibil să se prezinte o imagine generalizată a distribuției sarcinilor electrice în stadiul de maturitate a norilor. Structura dipolului pozitiv dominant este în care sarcina pozitivă se află în partea de sus a norului, iar sarcina negativă este sub aceasta în interiorul norului. La baza norului și sub acesta există o sarcină pozitivă mai mică. Ionii atmosferici, care se deplasează sub influența unui câmp electric, formează straturi de ecranare la limitele norului, maschând structura electrică a norului de un observator extern. Măsurătorile arată că, în diferite condiții geografice, principala sarcină negativă a unui nor de tunete este situată la altitudini cu temperaturi ambientale cuprinse între -5 și -17 °C. Cu cât viteza fluxului ascendent în nor este mai mare, cu atât este mai mare altitudinea centrului de sarcină negativă. Densitatea de încărcare a spațiului este în intervalul 1-10 C/km³. Există o proporție notabilă de furtuni cu o structură de sarcină inversă: - o sarcină negativă în partea superioară a norului și o sarcină pozitivă în partea interioară a norului, precum și o structură complexă cu patru sau mai multe zone de sarcini spațiale de polarităţi diferite.

Mecanism de electrificare

Au fost propuse multe mecanisme pentru a explica formarea structurii electrice a unui nor de tunete și este încă un domeniu de cercetare activă. Ipoteza principală se bazează pe faptul că, dacă particulele de nor mai mari și mai grele sunt încărcate predominant negativ, iar particulele mici mai ușoare poartă o sarcină pozitivă, atunci separarea spațială a sarcinilor spațiale are loc datorită faptului că particulele mari cad cu o viteză mai mare decât componente mici de nor. Acest mecanism este în general în concordanță cu experimentele de laborator care arată un transfer puternic de sarcină atunci când boabele de gheață (boabele sunt particule poroase formate din picături de apă înghețată) sau grindina interacționează cu cristalele de gheață în prezența picăturilor de apă suprarăcite. Semnul și mărimea sarcinii transferate în timpul contactelor depind de temperatura aerului înconjurător și de conținutul de apă al norului, dar și de dimensiunea cristalelor de gheață, viteza de coliziune și alți factori. Este posibilă și acțiunea altor mecanisme de electrificare. Când cantitatea de sarcină electrică volumetrică acumulată în nor devine suficient de mare, apare o descărcare de fulger între regiunile încărcate cu semnul opus. O descărcare poate apărea și între un nor și sol, un nor și atmosfera neutră sau un nor și ionosferă. Într-o furtună tipică, între două treimi și 100% din descărcări sunt descărcări intranori, internori sau nor-aer. Restul sunt descărcări nor-sol. În ultimii ani, a devenit clar că fulgerele pot fi inițiate artificial într-un nor, care în condiții normale nu se dezvoltă într-o furtună. În norii care au zone electrificate și creează câmpuri electrice, fulgerele pot fi inițiate de munți, clădiri înalte, avioane sau rachete care se găsesc într-o zonă cu câmpuri electrice puternice.

Zarnitsa - fulgerări instantanee de lumină la orizont în timpul unei furtuni îndepărtate.

În timpul fulgerelor, tunetele nu se aud din cauza distanței, dar se pot vedea fulgere, a căror lumină este reflectată de norii cumulonimbus (în principal vârfurile lor). Fenomenul se observă în întuneric, în principal după 5 iulie, în timpul recoltării cerealelor, așa că fulgerul era cronometrat în mod popular pentru a coincide cu sfârșitul verii, începutul recoltei și uneori este numit brutari.

Furtună de zăpadă

Schema formării furtunii de zăpadă

O furtună de zăpadă (tot o furtună de zăpadă) este o furtună, un fenomen meteorologic foarte rar, care are loc în lume de 5-6 ori pe an. În loc de ploi abundente, cad averse de zăpadă, ploaie înghețată sau pelete de gheață. Termenul este folosit în principal în știința populară și literatura străină. cu tună). Nu există un astfel de termen în meteorologia profesională rusă: în astfel de cazuri, se observă simultan o furtună și ninsoare abundentă.

Cazuri de furtuni de iarnă sunt notate în cronicile antice rusești: furtuni în timpul iernii în 1383 (a fost „un tunet foarte îngrozitor și un vârtej puternic”), în 1396 (la Moscova pe 25 decembrie „... a fost un tunet, iar norul a fost din țara amiezului”), în anul 1447 (la Novgorod la 13 noiembrie „...la miezul nopții s-a auzit un tunet groaznic și fulger mare”), în 1491 (la Pskov pe 2 ianuarie s-a auzit un tunet).

Procesul de apariție a descărcărilor de fulgere este destul de bine studiat stiinta moderna. Se crede că în majoritatea cazurilor (90%) descărcarea dintre nor și sol are o sarcină negativă. Cele mai rare tipuri de descărcări de fulgere rămase pot fi împărțite în trei tipuri:

descărcarea de la sol în nor este negativă;
fulger pozitiv de la nor la sol;
o fulger de la sol la un nor cu o sarcină pozitivă.

Majoritatea descărcărilor sunt înregistrate în cadrul aceluiași nor sau între nori diferiți.

Formarea fulgerului: teoria proceselor

Formarea descărcărilor de trăsnet: 1 = aproximativ 6 mii de metri și -30°C, 2 = 15 mii de metri și -30°C.

Descărcările electrice atmosferice sau fulgerele dintre pământ și cer se formează prin combinarea și prezența anumitor condiții necesare, dintre care cea mai importantă este apariția convecției. Acesta este un fenomen natural în timpul căruia masele de aer destul de calde și umede sunt transportate printr-un flux ascendent către straturile superioare ale atmosferei. În același timp, umiditatea prezentă în ele se transformă într-o stare solidă de agregare - gheață. Fronturile de furtună se formează atunci când norii cumulonimbus sunt situați la o altitudine mai mare de 15 mii m, iar debitele care se ridică din sol au o viteză de până la 100 km/h. Convecția duce la formarea de furtuni, deoarece grindină mai mare din partea inferioară a norului se ciocnește și se freacă de suprafața bucăților mai ușoare de gheață din partea de sus.

Taxele Thundercloud și distribuția lor

Sarcini negative și pozitive: 1 = grindină, 2 = cristale de gheață.

Numeroase studii confirmă că căderea grindinei mai grele, formate atunci când temperatura aerului este mai caldă de - 15 ° C, sunt încărcate negativ, în timp ce cristalele ușoare de gheață formate atunci când temperatura aerului este mai rece - 15 ° C sunt de obicei încărcate pozitiv. Curenții de aer care se ridică de la sol ridică slouri de gheață luminoase pozitive în straturi mai înalte, grindină negativă în partea centrală a norului și împarte norul în trei părți:

zona superioară cu o sarcină pozitivă;
zona mijlocie sau centrală, parțial încărcată negativ;
cel inferior cu o sarcină parțial pozitivă.

Oamenii de știință explică dezvoltarea fulgerului într-un nor prin faptul că electronii sunt distribuiți în așa fel încât partea superioară are o sarcină pozitivă, iar partea medie și parțial inferioară are o sarcină negativă. Uneori, acest tip de condensator se descarcă. Fulgerele care provin din partea negativă a norului călătoresc spre solul pozitiv. În acest caz, intensitatea câmpului necesară pentru o descărcare de fulger ar trebui să fie în intervalul 0,5-10 kV/cm. Această valoare depinde de proprietățile de izolare ale aerului.

Distribuția descărcării: 1 = aproximativ 6 mii de metri, 2 = câmp electric.

Calculul costurilor

Obiectele noastre

SA „Mosvodokanal”, Complexul sportiv și de recreere al casei de vacanță „Pyalovo”

Adresa obiectului: Regiunea Moscova, districtul Mytishchi, sat. Prussy, 25

Tipul muncii: Proiectarea si instalarea unui sistem extern de protectie contra trăsnetului.

Compoziția protecției împotriva trăsnetului: O plasă de protecție împotriva trăsnetului este așezată de-a lungul acoperișului plat al structurii protejate. Două conducte de coș sunt protejate prin instalarea paratrăsnetului cu lungimea de 2000 mm și diametrul de 16 mm. Ca paratrăsnet a fost folosit oțel galvanizat la cald cu diametrul de 8 mm (secțiunea 50 mm pătrați conform RD 34.21.122-87). Conductoarele de coborâre sunt așezate în spatele țevilor de scurgere pe cleme cu terminale de clemă. Pentru conductoarele de coborâre se folosește un conductor din oțel galvanizat la cald cu diametrul de 8 mm.

GTPP Tereshkovo

Adresa obiectului: Orașul Moscova. Autostrada Borovskoe, zona comunală „Tereshkovo”.

Tipul muncii: instalarea unui sistem extern de protecție împotriva trăsnetului (partea de protecție împotriva trăsnetului și coborâtoare).

Accesorii:

Execuţie: Cantitatea totală de conductor din oțel galvanizat la cald pentru cele 13 structuri din cadrul instalației a fost de 21.5000 de metri. O plasă de protecție împotriva trăsnetului este așezată pe acoperișuri cu un pas al celulei de 5x5 m, iar 2 conductoare de coborâre sunt instalate în colțurile clădirilor. Ca elemente de fixare se folosesc suporturi de perete, conectori intermediari, suporturi pentru acoperișuri plate din beton și bornele de conectare de mare viteză.

Uzina din Solnechnogorsk „EUROPLAST”

Adresa obiectului: Regiunea Moscova, districtul Solnechnogorsk, sat. Radumlya.

Tipul muncii: Proiectarea unui sistem de protecție împotriva trăsnetului pentru o clădire industrială.

Accesorii: produs de OBO Bettermann.

Alegerea unui sistem de protecție împotriva trăsnetului: Protecția împotriva trăsnetului a întregii clădiri se realizează conform categoriei III sub formă de plasă de protecție împotriva trăsnetului din conductor galvanizat la cald Rd8 cu pasul celulei de 12x12 m. Paratrăsnetul este așezat deasupra acoperișului pe suporturi. pentru acoperișuri moi din plastic cu greutate de beton. Asigurați o protecție suplimentară a echipamentelor la nivelul inferior al acoperișului prin instalarea unui paratrăsnet multiplu, format din paratrăsnet. Ca paratrăsnet, utilizați o tijă de oțel galvanizat la cald Rd16 cu lungimea de 2000 mm.

clădirea McDonald's

Adresa obiectului: Regiunea Moscova, Domodedovo, autostrada M4-Don

Tipul muncii: Fabricarea si instalarea unui sistem extern de protectie la trăsnet.

Accesorii: fabricat de J. Propster.

Conținutul setului: plasă paratrăsnet din conductor Rd8, 50 mm pătrați, SGC; paratrăsnet din aluminiu Rd16 L=2000 mm; conectori universali Rd8-10/Rd8-10, SGC; conectori intermediari Rd8-10/Rd16, Al; suporturi de perete Rd8-10, SGC; terminale terminale, SGC; suporturi din plastic pe acoperiș plat cu capac (cu beton) pentru conductorul zincat Rd8; tije izolate d=16 L=500 mm.

Cabana privată, autostrada Novorizhskoe

Adresa obiectului: Regiunea Moscova, autostrada Novorizhskoe, sat de cabane

Tipul muncii: producerea și instalarea unui sistem extern de protecție împotriva trăsnetului.

Accesorii produs de Dehn.

Specificație: Conductori Rd8 din oțel zincat, conductoare de cupru Rd8, suporturi de cupru Rd8-10 (inclusiv cele de coamă), conectori universali Rd8-10 din oțel zincat, suporturi de borne Rd8-10 din cupru și oțel inoxidabil, terminale de cupru Rd8-10 , conectori intermediari bimetalici Rd8-10/Rd8-10, bandă și cleme pentru fixarea benzii la un dren de cupru.

Casă privată, Iksha

Adresa obiectului: Regiunea Moscova, satul Iksha

Tipul muncii: Proiectarea și instalarea sistemelor de protecție externă împotriva trăsnetului, împământare și egalizare de potențial.

Accesorii: B-S-Technic, Citel.

Protecție externă împotriva trăsnetului: paratrăsnet din cupru, conductor de cupru cu lungimea totală de 250 m, suporturi pentru acoperiș și fațadă, elemente de legătură.

Protecție internă împotriva trăsnetului: Descărcător DUT250VG-300/G TNC, fabricat de CITEL GmbH.

Împământare: tije de împământare din oțel zincat Rd20 12 buc. cu urechi, bandă de oțel Fl30 cu lungimea totală de 65 m, conectori în cruce.

Casă privată, autostrada Yaroslavskoe

Adresa obiectului: Regiunea Moscovei, districtul Pușkinski, autostrada Yaroslavkoe, sat de cabane

Tipul muncii: Proiectarea și instalarea unui sistem extern de protecție împotriva trăsnetului și împământare.

Accesorii produs de Dehn.

Compoziția unui kit de protecție împotriva trăsnetului pentru o structură: conductor Rd8, 50 mp, cupru; Rd8-10 clema de teava; paratrăsnet Rd16 L=3000 mm, cupru; tije de împământare Rd20 L=1500 mm, SGC; bandă Fl30 25x4 (50 m), oțel zincat; descărcător DUT250VG-300/G TNC, CITEL GmbH.

Teritoriul „Noginsk-Technopark”, clădire de producție și depozit cu bloc de birouri și facilități

Adresa obiectului: Regiunea Moscova, districtul Noginsky.

Tipul muncii: producerea și instalarea sistemelor exterioare de protecție împotriva trăsnetului și împământare.

Accesorii: J. Propster.

Protecție externă împotriva trăsnetului: Pe acoperișul plat al clădirii protejate este așezată o plasă de captare cu pasul celulei de 10 x 10 m. Luminatoarele sunt protejate prin instalarea a nouă tije de captare cu lungimea de 2000 mm și diametrul de 16 mm. .

Conductori de jos: Ele sunt așezate într-o „plăcintă” de fațade de clădiri în cantitate de 16 bucăți. Pentru conductoarele de coborâre se folosește un conductor de oțel galvanizat într-o manta din PVC cu diametrul de 10 mm.

Împământare: Realizat sub forma unui circuit inel cu un conductor de împământare orizontal sub formă de bandă zincată 40x4 mm și tije de împământare adânci Rd20 lungime L 2x1500 mm.

Toate obiectele

Știri

YouTube enciclopedic

1 / 5

✪ De ce: Ce este o furtună? Desen animat educativ pentru copii

✪ UNDE PUTEȚI VEDE FONDUL MINGE

✪ Fulgere cu minge / Sprites, elfi, avioane / Fenomene de furtună

✪ Ce se întâmplă dacă fulgerul lovește un râu

✪ Dur într-o furtună, în apă, în noroi! Pe un scuter electric ZAXBOARD AVATAR / Arstyle /

Subtitrări

Geografia furtunilor

În același timp, există aproximativ o mie și jumătate de furtuni pe Pământ; intensitatea medie a descărcărilor este estimată la 100 de fulgere pe secundă. Furtunile sunt distribuite inegal pe suprafața planetei. Există aproximativ de zece ori mai puține furtuni peste ocean decât peste continente. Aproximativ 78% din toate descărcările de fulgere sunt concentrate în zona tropicală și ecuatorială (de la 30° latitudine nordică până la 30° latitudine sudică). Activitatea maximă a furtunii are loc în Africa Centrală. În regiunile polare din Arctica și Antarctica și peste poli, practic nu există furtuni. Intensitatea furtunilor urmează soarele, cu furtuni maxime având loc vara (la latitudini medii) și în timpul zilei după-amiezii. Minimul de furtuni înregistrate are loc înainte de răsăritul soarelui. Furtunile sunt influențate și de caracteristicile geografice ale zonei: centrele puternice de furtună sunt situate în regiunile muntoase din Himalaya și Cordilleras.

Numărul mediu anual de zile cu furtuni în unele orașe rusești:

Oraș	Numărul de zile cu furtuni
Arhanghelsk	20
Astrahan	14
Barnaul	32
Blagoveșcensk	28
Bryansk	28
Vladivostok	13
Volgograd	21
Voronej	26
Ekaterinburg	28
Irkutsk	15
Kazan	28
Kaliningrad	18
Krasnoyarsk	24
Moscova	24
Murmansk	4
Nijni Novgorod	28
Novosibirsk	20
Omsk	27
Orenburg	28
Petropavlovsk-Kamchatsky	1
Rostov-pe-Don	31
Samara	25
Saint Petersburg	16
Saratov	28
Soci	50
Stavropol	26
Syktyvkar	25
Tomsk	24
Ufa	31
Habarovsk	25
Khanty-Mansiysk	20
Celiabinsk	24
Chita	27
Yuzhno-Sahalinsk	7
Yakutsk	12

Etapele dezvoltării unui nor de tunete

cu încălzire neuniformă a stratului de aer de suprafață pe diferite suprafețe subiacente. De exemplu, peste suprafața apei și a pământului din cauza diferențelor de temperatură a apei și a solului. Peste orașele mari, intensitatea convecției este mult mai mare decât în vecinătatea orașului.
când aerul cald se ridică sau este deplasat de aerul rece pe fronturile atmosferice. Convecția atmosferică pe fronturile atmosferice este mult mai intensă și mai frecventă decât în timpul convecției intramasă. Adesea, convecția frontală se dezvoltă simultan cu norii nimbostrați și precipitații de pătură, care maschează norii cumulonimbus în curs de dezvoltare.
când aerul se ridică în zonele muntoase. Chiar și cotele mici din zonă duc la creșterea formării norilor (datorită convecției forțate). Munții înalți creează condiții deosebit de dificile pentru dezvoltarea convecției și aproape întotdeauna măresc frecvența și intensitatea acesteia.

Toți norii de tunsoare, indiferent de tipul lor, trec prin stadiul de nori cumulus, stadiul de tunere matur și etapa de despărțire.

Clasificarea norilor de tunet

În secolul al XX-lea, furtunile erau clasificate în funcție de condițiile lor de formare: intramasă, frontală sau orografică. Acum este mai obișnuit să se clasifice furtunile în funcție de caracteristicile furtunilor în sine, iar aceste caracteristici depind în principal de mediul meteorologic în care se dezvoltă furtuna.
Principala condiție necesară pentru formarea norilor de tunete este starea de instabilitate a atmosferei, care formează curenți ascendenti. În funcție de mărimea și puterea unor astfel de fluxuri, se formează nori de tunsoare de diferite tipuri.

Celulă unică

Norii unicelulari cumulonimbus (Cb) se dezvoltă în zilele cu vânt scăzut într-un câmp de presiune cu gradient scăzut. Se mai numesc și intramasă sau locale. Ele constau dintr-o celulă convectivă cu un flux ascendent în partea centrală, pot atinge intensitatea furtunii și a grindinii și se prăbușesc rapid cu precipitații. Dimensiunile unui astfel de nor sunt: transversal - 5-20 km, vertical - 8-12 km, durata de viață - aproximativ 30 de minute, uneori până la 1 oră. Nu există schimbări majore de vreme după o furtună.
Formarea norilor începe cu formarea unui cumulus de vreme frumoasă (Cumulus humilis). În condiții favorabile, norii cumuluși rezultați cresc rapid atât pe direcția verticală, cât și pe orizontală, în timp ce fluxurile ascendente sunt situate aproape pe întregul volum al norului și cresc de la 5 m/s la 15-20 m/s. Fluxurile descendente sunt foarte slabe. Aerul din jur pătrunde activ în nor datorită amestecării la limita și partea superioară a norului. Norul intră în stadiul de cumul mediu (Cumulus mediocris). Cele mai mici picături de apă formate ca urmare a condensului într-un astfel de nor se contopesc în altele mai mari, care sunt transportate în sus de curenți ascendente puternici. Norul este încă omogen, constând din picături de apă reținute de un flux ascendent - nu cade precipitații. În partea de sus a norului, când particulele de apă intră în zona de temperaturi negative, picăturile încep treptat să se transforme în cristale de gheață. Norul intră în stadiul unui puternic cumulus (Cumulus congestus). Compoziția mixtă a norului duce la mărirea elementelor norului și la crearea condițiilor pentru precipitații și formarea descărcărilor de fulgere. Un astfel de nor se numește cumulonimbus (Cumulonimbus) sau (în special) cumulonimbus chel (Cumulonimbus calvus). Debitele verticale în el ajung la 25 m/s, iar nivelul vârfului atinge o înălțime de 7-8 km.
Particulele de precipitare care se evaporează răcesc aerul din jur, ceea ce duce la o intensificare suplimentară a curenților descendenți. În stadiul de maturitate, atât curenții de aer ascendenți, cât și descendenți sunt prezenți simultan în nor.
În stadiul de prăbușire în nor predomină fluxurile în jos, care acoperă treptat întregul nor.

Furtuni cu descărcări electrice multicelulare

Acesta este cel mai frecvent tip de furtună asociat cu perturbații de mezo scară (cu o scară de la 10 la 1000 km). Un grup multicelular constă dintr-un grup de celule de furtună care se mișcă ca o singură unitate, deși fiecare celulă din grup se află într-o etapă diferită de dezvoltare a norilor de tunete. Celulele mature de furtună sunt de obicei situate în partea centrală a clusterului, iar celulele în descompunere sunt situate pe partea sub vânt a clusterului. Au o dimensiune transversală de 20-40 km, vârfurile lor se ridică adesea până la tropopauză și pătrund în stratosferă. Furtunile cu descărcări electrice multicelulare pot produce grindină, averse de ploaie și rafale de vânt relativ slabe. Fiecare celulă individuală dintr-un grup cu mai multe celule rămâne matură timp de aproximativ 20 de minute; clusterul cu mai multe celule în sine poate exista câteva ore. Acest tip de furtună este de obicei mai intensă decât o furtună cu o singură celulă, dar mult mai slabă decât o furtună supercelulă.

Furtuni liniare cu mai multe celule (linii de furtună)

Furtunile liniare cu mai multe celule sunt o linie de furtuni cu un front de rafală lung și bine dezvoltat la marginea de față a frontului. Linia furtunului poate fi continuă sau poate conține goluri. O linie multicelulară care se apropie apare ca un perete întunecat de nori, acoperind de obicei orizontul pe partea de vest (în emisfera nordică). Un număr mare de curenți de aer ascendenți/descrescători ne permite să calificăm acest complex de furtuni drept multi-celule, deși structura sa de furtună diferă brusc de o furtună cu mai multe celule. Liniile de furtună pot produce grindină mare (mai mare de 2 cm în diametru) și ploi intense, dar se știe că produc curenți descendenți puternici și forfecarea vântului care sunt periculoase pentru aviație. O linie de furtună este similară ca proprietăți cu un front rece, dar este un rezultat local al activității furtunii. Adesea, înaintea unui front rece, apare o linie de furtun. În imaginile radar, acest sistem seamănă cu un ecou de arc. Acest fenomen este tipic pentru America de Nord; în Europa și pe teritoriul european al Rusiei este observat mai rar.

Furtuni de supercelule

O supercelulă este cel mai bine organizat nor de tunete. Norii supercelule sunt relativ rari, dar reprezintă cea mai mare amenințare pentru sănătatea și viața umană și pentru proprietatea lor. Un nor supercelulă este similar cu un nor cu o singură celulă prin faptul că ambele au aceeași zonă de curent ascendent. Diferența constă în dimensiunea supercelulei: diametrul este de aproximativ 50 km, înălțimea - 10-15 km (adesea limita superioară pătrunde în stratosferă) cu o singură nicovală semicirculară. Viteza fluxului ascendent într-un nor de supercelule este mult mai mare decât în alte tipuri de nori fulgerați: până la 40-60 m/s. Principala caracteristică care distinge un nor supercelular de alte tipuri de nori este prezența rotației. O curentă ascendentă rotativă într-un nor de supercelule (numită mezociclon în terminologia radar) creează fenomene meteorologice extreme, cum ar fi grindină mare (2-5 cm în diametru, uneori mai mult), furtuni cu viteze de până la 40 m/s și tornade puternice distructive. Condițiile de mediu sunt un factor major în formarea unui nor supercelule. Este necesară o instabilitate convectivă foarte puternică a aerului. Temperatura aerului în apropierea solului (înainte de furtună) ar trebui să fie de +27...+30 și mai sus, dar principala condiție necesară este un vânt cu direcție variabilă, care provoacă rotație. Astfel de condiții se realizează cu forfecarea vântului în troposfera mijlocie. Precipitațiile formate în curentul ascendent sunt transportate de-a lungul nivelului superior al norului printr-un flux puternic în zona de curent descendent. Astfel, zonele de curgere ascendente și descendente sunt separate în spațiu, ceea ce asigură viața norului pentru o perioadă lungă de timp. De obicei, există ploaie slabă la marginea anterioară a unui nor supercelule. Ploile abundente au loc în apropierea zonei de curent ascendent, iar cele mai abundente precipitații și grindină mare au loc la nord-est de zona principală de curent ascendent. Cele mai periculoase condiții se găsesc în apropierea zonei principale de curent ascendent (de obicei, în spatele furtunii).

Caracteristicile fizice ale norilor de tunete

Studiile avioanelor și radarului arată că o singură celulă de furtună atinge de obicei o altitudine de aproximativ 8-10 km și trăiește aproximativ 30 de minute. O furtună izolată constă de obicei din mai multe celule în diferite stadii de dezvoltare și durează aproximativ o oră. Furtunile mari pot avea diametrul de zeci de kilometri, vârful lor poate atinge înălțimi de peste 18 km și pot dura multe ore.

Curge în sus și în jos

Furaje

În unele furtuni, au loc curenți de aer descendenți intens, creând vânturi cu forță distructivă pe suprafața pământului. În funcție de mărimea lor, astfel de curenti descendenți se numesc squalls sau microsqualls. O furtună cu un diametru mai mare de 4 km poate crea vânturi de până la 60 m/s. Microsquals sunt de dimensiuni mai mici, dar creează viteze ale vântului de până la 75 m/s. Dacă o furtună generatoare de furtună se formează din aer suficient de cald și umed, atunci microfurtuna va fi însoțită de precipitații intense. Totuși, dacă se formează o furtună din aer uscat, precipitațiile se pot evapora pe măsură ce cade (benzi de precipitații în aer sau virga), iar microsquallul va fi uscat. Curenții descendenți reprezintă un pericol grav pentru aeronave, în special în timpul decolării sau aterizării, deoarece creează vânturi aproape de sol cu schimbări bruște puternice de viteză și direcție.

Dezvoltare pe verticală

Turbulenţă

Circulaţie

Viteza și mișcarea unui nor de tunete depind de direcția vântului, în primul rând, de interacțiunea fluxurilor ascendente și descendente ale norului cu curenții de aer purtători din straturile mijlocii ale atmosferei în care se dezvoltă furtuna. Viteza unei furtuni izolate este de obicei de aproximativ 20 km/h, dar unele furtuni se deplasează mult mai repede. În situații extreme, un nor de tunete se poate deplasa cu viteze de 65-80 km/h în timpul trecerii fronturilor reci active. În majoritatea furtunilor, pe măsură ce celulele vechi de furtună se disipă, noi celule de furtună apar succesiv. În vânt slab, o celulă individuală poate parcurge o distanță foarte scurtă în timpul vieții sale, mai puțin de doi kilometri; totuși, în furtunile mai mari, celulele noi sunt declanșate de curentul descendent care curge dintr-o celulă matură, dând aspectul unei mișcări rapide care nu coincide întotdeauna cu direcția vântului. În furtunile mari cu mai multe celule, există un model în care o nouă celulă se formează la dreapta fluxului de aer purtător în emisfera nordică și la stânga direcției purtătorului în emisfera sudică.

Energie

Energia care alimentează o furtună provine din căldura latentă eliberată atunci când vaporii de apă se condensează pentru a forma picături de nor. Pentru fiecare gram de apă care se condensează în atmosferă, se eliberează aproximativ 600 de calorii de căldură. Când picăturile de apă îngheață în partea de sus a norului, se eliberează încă 80 de calorii pe gram. Energia termică latentă eliberată este parțial convertită în energie cinetică a fluxului ascendent. O estimare aproximativă a energiei totale a unei furtuni poate fi făcută pe baza cantității totale de apă care a căzut sub formă de precipitații din nor. Energia tipică este de ordinul a 100 de milioane de kilowați-oră, ceea ce este aproximativ echivalent cu o sarcină nucleară de 20 de kilotone (deși această energie este eliberată într-un volum mult mai mare de spațiu și într-un timp mult mai lung). Furtunile mari cu mai multe celule pot avea de zeci și sute de ori mai multă energie.

Fenomene meteorologice sub furtuni

Curenți descendenți și fronturi de furtună

Tornade

O tornadă este un vârtej puternic, la scară mică, sub nori de tunete, cu o axă aproximativ verticală, dar adesea curbată. De la periferie spre centrul tornadei se observă o cădere de presiune de 100-200 hPa. Viteza vântului în tornade poate depăși 100 m/s, iar teoretic poate atinge viteza sunetului. În Rusia, tornadele apar relativ rar. Cea mai mare frecvență a tornadelor are loc în sudul părții europene a Rusiei.

Averse

În furtuni mici, vârful de cinci minute de precipitații intense poate depăși 120 mm/h, dar toate celelalte ploi au o intensitate cu un ordin de mărime mai mică. O furtună medie produce aproximativ 2.000 de metri cubi de ploaie, dar o furtună mare poate produce de zece ori această cantitate. Furtunile mari organizate asociate cu sistemele convective mezo scară pot produce 10 până la 1000 milioane de metri cubi de precipitații.

Structura electrică a unui nor de tunete

Mecanism de electrificare

Măsuri de precauție în timpul unei furtuni

Măsurile de precauție se datorează faptului că fulgerele lovesc în principal obiectele mai înalte. Acest lucru se întâmplă deoarece descărcarea electrică urmează calea cu cea mai mică rezistență, adică calea mai scurtă.

În timpul unei furtuni, nu trebuie să:

să fie în apropierea liniilor electrice;
ascunde-te de ploaie sub copaci (mai ales cei înalți sau singuri);
înotați în rezervoare (deoarece capul înotătorului iese din apă, în plus, apa, datorită substanțelor dizolvate în ea, are o conductivitate electrică bună);
să fie în spațiu deschis, într-un „câmp deschis”, deoarece în acest caz persoana iese semnificativ deasupra suprafeței;
urcarea la înălțimi, inclusiv pe acoperișurile caselor;
folosiți obiecte metalice;
să fie lângă ferestre;
plimbare cu bicicleta și motocicleta;
folosiți un telefon mobil (undele electromagnetice au o conductivitate electrică bună).

Nerespectarea acestor reguli duce adesea la deces sau arsuri și răni grave.