ตัวเลือก
รายงาน "ปัจจัยอันตรายจากฟ้าผ่า" การก่อตัวของสายฟ้าฟาดลงและแนวหน้าพายุ

รายงาน "ปัจจัยอันตรายจากฟ้าผ่า" การก่อตัวของสายฟ้าฟาดลงและแนวหน้าพายุ

สาขา MBOU "Pervomaiskaya มัธยมศึกษาทั่วไป

โรงเรียน" ในหมู่บ้าน Novoarkhangelskoye

การปล่อยฟ้าผ่า

ปัจจัยที่เป็นอันตราย

การปล่อยฟ้าผ่า

สมบูรณ์:

นักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 7

เพเชย์กิน แม็กซิม

ไบรกซิน คิริลล์

เป็นเรื่องยากที่บุคคลใดจะไม่รู้สึกวิตกกังวล กังวลใจก่อนเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง

และโดยเฉพาะในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรง

พายุ - ปรากฏการณ์บรรยากาศที่เป็นอันตรายที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาของเมฆคิวมูโลนิมบัสอันทรงพลังพร้อมด้วยการปล่อยกระแสไฟฟ้าหลายครั้งระหว่างเมฆกับพื้นผิวโลก ปรากฏการณ์ทางเสียง การตกตะกอนอย่างหนัก มักมีลูกเห็บ

ชื่อ “พายุฝนฟ้าคะนอง” มีความเกี่ยวข้องกับธรรมชาติอันน่ากลัวของปรากฏการณ์ทางธรรมชาตินี้และอันตรายร้ายแรง ในสมัยโบราณ ผู้คนไม่เข้าใจธรรมชาติของพายุฝนฟ้าคะนอง แต่มองเห็นการตายของผู้คนและไฟที่เกิดขึ้นระหว่างพายุฝนฟ้าคะนอง เชื่อมโยงปรากฏการณ์นี้กับพระพิโรธของเทพเจ้า การลงโทษของพระเจ้าต่อบาป

พายุฝนฟ้าคะนองเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่สวยงามเป็นพิเศษที่กระตุ้นให้เกิดความชื่นชมในพลังและความงามของมัน พายุฝนฟ้าคะนองมีลักษณะเป็นลมแรง มักมีฝนตกหนัก (หิมะ) บางครั้งอาจมีลูกเห็บ ก่อนเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง (หนึ่งหรือสองชั่วโมงก่อนเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง) ความกดอากาศจะลดลงอย่างรวดเร็วจนกระทั่งลมเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน และจากนั้นก็เริ่มสูงขึ้น ตามกฎแล้วหลังจากพายุฝนฟ้าคะนองสภาพอากาศดีขึ้นอากาศจะใสสดชื่นและสะอาดอิ่มตัวด้วยไอออนที่เกิดขึ้นระหว่างการปล่อยฟ้าผ่า นักเขียน กวี และศิลปินหลายคนแสดงความรักและความชื่นชมต่อพายุฝนฟ้าคะนองในผลงานของพวกเขา จำกวีชาวรัสเซียผู้ยิ่งใหญ่ F.I. ทัตเชวา:

ฉันชอบพายุในช่วงต้นเดือนพฤษภาคม

เมื่อฤดูใบไม้ผลิ ฟ้าร้องครั้งแรก

ราวกับกำลังสนุกสนานและเล่น

ดังก้องอยู่ในท้องฟ้าสีฟ้า

พายุฝนฟ้าคะนอง มี: ท้องถิ่น, หน้าผาก, กลางคืน, ในภูเขา.

พายุฝนฟ้าคะนองในท้องถิ่น (ความร้อน) เกิดขึ้นบ่อยที่สุด พายุฝนฟ้าคะนองเหล่านี้เกิดขึ้นเฉพาะในสภาพอากาศร้อนและมีความชื้นในบรรยากาศสูงเท่านั้น ตามกฎแล้วจะเกิดขึ้นในช่วงฤดูร้อนตอนเที่ยงวันหรือบ่าย (12-16 ชั่วโมง) กลไกการเกิดประจุไฟฟ้าในเมฆมีดังนี้ ไอน้ำในการไหลของอากาศอุ่นจากน้อยไปมากที่ระดับความสูงควบแน่นและมีการปล่อยความร้อนจำนวนมาก (เป็นที่ทราบกันดีว่าหากกระบวนการระเหยต้องใช้พลังงานกระบวนการควบแน่นจะมาพร้อมกับการปล่อยพลังงานความร้อนซึ่งอธิบายได้จากความแตกต่าง ในพลังงานภายในของสารในสถานะของเหลวและก๊าซ) และกระแสอากาศที่เพิ่มขึ้นจะถูกทำให้ร้อน เมื่อเปรียบเทียบกับอากาศโดยรอบ อากาศที่เพิ่มขึ้นจะอุ่นกว่าและขยายปริมาตรจนกลายเป็นเมฆฝนฟ้าคะนอง ในเมฆฝนฟ้าคะนองขนาดใหญ่ ผลึกน้ำแข็งและหยดน้ำจะลอยอยู่ตลอดเวลา ซึ่งภายใต้อิทธิพลของกระแสน้ำที่ไหลขึ้นด้านบน จะชนกัน บดอัด หรือรวมกัน อันเป็นผลมาจากการเสียดสีกันและกับอากาศและการบดอัดทำให้เกิดประจุบวกและลบ พวกมันถูกแยกออกจากกันและกระจุกตัวอยู่ในส่วนต่าง ๆ ของคลาวด์ ตามกฎแล้ว ประจุบวกจะสะสมอยู่ที่ส่วนบนของเมฆ และประจุลบจะสะสมอยู่ที่ส่วนล่าง (ใกล้กับพื้นมากที่สุด) เป็นผลให้เกิดการปล่อยฟ้าผ่าด้านลบ น้อยกว่าปกติ ภาพตรงกันข้ามของการก่อตัวของฟ้าผ่าด้านบวกอาจเกิดขึ้นได้ ภายใต้อิทธิพลของประจุ สนามไฟฟ้าสถิตที่รุนแรงเกิดขึ้น (ความแรงของสนามไฟฟ้าสถิตสามารถสูงถึง 100,000 V/m) และความต่างศักย์ระหว่างแต่ละส่วนของเมฆ เมฆ หรือเมฆและพื้นดินนั้นมีค่ามหาศาล แรงดันไฟฟ้าระหว่างคลาวด์และกราวด์สามารถเข้าถึง 80×106 - 100×106V

เมื่อถึงความเข้มข้นวิกฤตของอากาศไฟฟ้า จะเกิดไอออนไนซ์เหมือนหิมะถล่มในอากาศ - ปล่อยประกายไฟออกมา

พายุฝนฟ้าคะนองทางด้านหน้าเกิดขึ้นเมื่อมวลอากาศเย็นเคลื่อนเข้าสู่บริเวณที่มีอากาศอบอุ่น อากาศเย็นจะเข้ามาแทนที่อากาศอุ่น โดยอากาศเย็นจะลอยสูงขึ้น 5--7 กม. ชั้นอากาศอุ่นบุกเข้าไปในกระแสน้ำวนในทิศทางต่าง ๆ พายุก่อตัวขึ้น การเสียดสีอย่างรุนแรงระหว่างชั้นอากาศซึ่งก่อให้เกิดการสะสมของประจุไฟฟ้า ความยาวของพายุฝนฟ้าคะนองหน้าสามารถยาวได้ถึง 100 กม. ต่างจากพายุฝนฟ้าคะนองในท้องถิ่น โดยปกติแล้วจะเย็นลงหลังจากพายุฝนฟ้าคะนองทางด้านหน้า พายุฝนฟ้าคะนองบริเวณหน้าผากเกิดขึ้นบ่อยกว่าในฤดูร้อน แต่ไม่เหมือนกับพายุฝนฟ้าคะนองในท้องถิ่นซึ่งเกิดขึ้นเฉพาะในวันฤดูร้อนเท่านั้น พายุฝนฟ้าคะนองสามารถเกิดขึ้นในช่วงเวลาอื่นของปี แม้ในฤดูหนาว

พายุฝนฟ้าคะนองตอนกลางคืนสัมพันธ์กับความเย็นของพื้นดินในเวลากลางคืนและการก่อตัวของกระแสน้ำวนของอากาศที่เพิ่มขึ้น

พายุฝนฟ้าคะนองในภูเขาอธิบายได้จากความแตกต่างของปริมาณรังสีดวงอาทิตย์ที่ลาดทางตอนใต้และตอนเหนือของภูเขาถูกบังไว้ พายุฝนฟ้าคะนองในเวลากลางคืนและบนภูเขามีอายุสั้น มีพายุฝนฟ้าคะนองบนโลก 16 ล้านครั้งต่อปี

กิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองแตกต่างกันไปในแต่ละพื้นที่ของโลกของเราศูนย์พายุฝนฟ้าคะนองโลก :

เกาะชวา - 220, เส้นศูนย์สูตรของแอฟริกา - 150, เม็กซิโกตอนใต้ - 142, ปานามา - 132, บราซิลตอนกลาง - 106 วันพายุฝนฟ้าคะนองต่อปี

กิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองในรัสเซีย:

Murmansk - 5, Arkhangelsk - 10 เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก - 15, มอสโก - 20 วันพายุฝนฟ้าคะนองต่อปี ตามกฎแล้ว ยิ่งคุณไปทางใต้ไกลออกไป (สำหรับซีกโลกเหนือของโลก) และทางเหนือออกไป (สำหรับซีกโลกใต้ของโลก) กิจกรรมพายุฝนฟ้าคะนองก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น พายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นได้ยากมากในแถบอาร์กติกและแอนตาร์กติก

ประเภทของฟ้าผ่า และ สาเหตุของการเกิดขึ้น

การผสมผสาน ฟ้าแลบและฟ้าร้อง เรียกว่า พายุฝนฟ้าคะนอง

ทุกคนควรมีความรู้เกี่ยวกับธรรมชาติของฟ้าผ่า อันตราย และวิธีการป้องกันฟ้าผ่า

ฟ้าผ่า- นี้ การปล่อยประกายไฟของไฟฟ้าสถิตที่สะสมอยู่ในเมฆฝนฟ้าคะนอง ตรงกันข้ามกับประจุที่เกิดขึ้นในที่ทำงานและในชีวิตประจำวัน ประจุไฟฟ้าที่สะสมอยู่ในก้อนเมฆนั้นมีมากกว่าอย่างไม่เป็นสัดส่วน ดังนั้นพลังงานของการปล่อยประกายไฟ (ฟ้าผ่า) และกระแสน้ำที่เกิดขึ้นจึงสูงมากและก่อให้เกิดอันตรายร้ายแรงต่อมนุษย์ สัตว์ และอาคาร ฟ้าผ่าจะมาพร้อมกับแรงกระตุ้นเสียง - ฟ้าร้อง

ทุกๆ ตารางกิโลเมตรของพื้นผิวโลก จะมีฟ้าผ่า 2-3 ครั้งต่อปี พื้นมักถูกฟ้าผ่าจากเมฆที่มีประจุลบ

ตามประเภทสายฟ้าแบ่งออกเป็นเส้นตรงมุกและลูกกลม สายฟ้ามุกและลูกบอลเป็นเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นค่อนข้างน้อย

ฟ้าผ่าเชิงเส้นทั่วไปซึ่งทุกคนต้องเผชิญหลายครั้ง มีลักษณะเป็นเส้นกิ่งที่คดเคี้ยว เวลี-

ความแรงกระแสในช่องฟ้าผ่าเชิงเส้นอยู่ที่เฉลี่ย 60-170x 103 แอมแปร์ มีการบันทึกฟ้าผ่าที่มีกระแส 290x 103 แอมแปร์ไว้ ฟ้าผ่าโดยเฉลี่ยนำพาพลังงาน 250 kW/h (900 MJ) และมีข้อมูลเกี่ยวกับพลังงาน 2,800 kW/h (10,000 MJ) พลังงานสายฟ้าส่วนใหญ่รับรู้ในรูปแบบของพลังงานแสง ความร้อน และเสียง

การคายประจุจะเกิดขึ้นในเวลาไม่กี่พันวินาทีที่กระแสน้ำสูงเช่นนี้อากาศในบริเวณช่องฟ้าผ่าจะร้อนขึ้นจนอุณหภูมิแทบจะในทันที 33,000 โอส เป็นผลให้ความดันเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วอากาศขยายตัวและเกิดคลื่นกระแทกพร้อมกับเสียงฟ้าร้อง เนื่องจากเส้นทางของฟ้าผ่านั้นคดเคี้ยวมาก คลื่นเสียงจึงเกิดขึ้นที่จุดต่างๆ และเดินทางในระยะทางที่ต่างกัน เสียงที่มีความแรงและความสูงต่างกันจึงปรากฏขึ้น - เสียงฟ้าร้อง คลื่นเสียงผ่านการสะท้อนซ้ำจากเมฆและพื้นดิน ซึ่งทำให้เกิดเสียงดังก้องเป็นเวลานาน ฟ้าร้องไม่เป็นอันตรายต่อมนุษย์และมีผลกระทบต่อจิตใจเท่านั้น

ก่อนและระหว่างเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง บางครั้งในความมืด บนยอดของวัตถุแหลมสูง (ยอดต้นไม้ เสากระโดงเรือ ยอดหินแหลมคมในภูเขา ไม้กางเขนของโบสถ์ สายล่อฟ้า บางครั้งบนภูเขาบนผู้คนและ หัวสัตว์ยกมือขึ้น) ย่อมมีแสงเรืองๆ ให้เห็น เรียกว่า"ไฟเซนต์เอลโม่" ชื่อนี้มอบให้ในสมัยโบราณโดยกะลาสีเรือที่สังเกตเห็นแสงเรืองรองบนยอดเสากระโดงเรือ เรืองแสง"แสงไฟของเอลโม่" เกิดขึ้นเนื่องจากความจริงที่ว่าบนวัตถุปลายแหลมสูง ความแรงของสนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นโดยประจุไฟฟ้าสถิตของเมฆนั้นสูงเป็นพิเศษ เป็นผลให้ไอออไนซ์ในอากาศเริ่มต้นขึ้น มีการปล่อยแสงออกมาและลิ้นเรืองแสงสีแดงปรากฏขึ้น บางครั้งก็สั้นลงและยาวขึ้นอีกครั้ง คุณไม่ควรพยายามดับไฟเหล่านี้เนื่องจากไม่มีการเผาไหม้ ที่ความแรงของสนามไฟฟ้าสูง อาจมีกลุ่มด้ายเรืองแสงปรากฏขึ้น - การปล่อยโคโรนาซึ่งบางครั้งอาจมาพร้อมกับเสียงฟู่"แสงไฟของเอลโม่" “สามารถปรากฏขึ้นได้โดยไม่มีเมฆฝนฟ้าคะนอง - มักเกิดขึ้นบนภูเขาในช่วงที่มีพายุหิมะและพายุฝุ่น นักปีนเขามักจะเผชิญหน้ากัน“แสงแห่งเอลโม”

ฟ้าผ่าเชิงเส้นยังเกิดขึ้นเป็นครั้งคราวหากไม่มีเมฆฝนฟ้าคะนอง ไม่ใช่เรื่องบังเอิญที่คำพูดดังกล่าวเกิดขึ้น -

"สายฟ้าจากสีน้ำเงิน"

ไข่มุกสายฟ้า - ปรากฏการณ์ที่หายากและสวยงามมาก ปรากฏขึ้นทันทีหลังจากเกิดฟ้าผ่าเชิงเส้นและค่อยๆ หายไป โดยส่วนใหญ่แล้วการปล่อยสายฟ้ามุกจะเป็นไปตามเส้นทางเชิงเส้น สายฟ้าดูเหมือนลูกบอลเรืองแสงซึ่งอยู่ในระยะไกล 7-12 ม. จากกันชวนให้นึกถึงไข่มุกที่พันไว้บนด้าย Pearl Lightning อาจมาพร้อมกับเอฟเฟกต์เสียงที่สำคัญ

บอลสายฟ้าก็ค่อนข้างหายากเช่นกัน สำหรับสายฟ้าเชิงเส้นธรรมดาทุก ๆ พันอันที่มีอยู่ 2-3 ลูกบอล ตามกฎแล้วลูกบอลสายฟ้าจะปรากฏขึ้นในช่วงที่มีพายุฝนฟ้าคะนอง บ่อยครั้งมากขึ้นในช่วงสิ้นสุดของมัน บ่อยครั้งน้อยกว่าหลังจากพายุฝนฟ้าคะนอง มันก็เกิดขึ้นเช่นกัน แต่น้อยมากเมื่อใด การขาดงานโดยสมบูรณ์ปรากฏการณ์พายุฝนฟ้าคะนอง มันสามารถมีรูปร่างเป็นลูกบอล ทรงรี ลูกแพร์ จาน หรือแม้แต่ห่วงโซ่ของลูกบอลที่เชื่อมต่อกัน สีของสายฟ้า ได้แก่ แดง เหลือง ส้มแดง ล้อมรอบด้วยม่านเรืองแสง บางครั้งสายฟ้าก็กลายเป็นสีขาวพราวและมีเส้นขอบที่คมชัดมาก สีถูกกำหนดโดยปริมาณของสารต่างๆ ในอากาศ รูปร่างและสีของฟ้าผ่าอาจเปลี่ยนแปลงได้ในระหว่างการปล่อยฟ้าผ่า ลักษณะของบอลสายฟ้าและสาเหตุของการเกิดยังไม่ชัดเจน มีสมมติฐานหลายประการเกี่ยวกับธรรมชาติของบอลสายฟ้า ตัวอย่างเช่น นักวิชาการ Ya.I. แฟรงเคิลสร้างทฤษฎีขึ้นมาโดยพิจารณาว่าลูกบอลสายฟ้าเป็นลูกบอลก๊าซร้อน ซึ่งเป็นผลมาจากฟ้าผ่าเชิงเส้นธรรมดาและประกอบด้วยก๊าซที่ออกฤทธิ์ทางเคมี ซึ่งส่วนใหญ่เป็นไนโตรเจนออกไซด์และไนโตรเจนแบบโมโนอะตอมมิก นักวิชาการ ป.ล. Kapitsa เชื่อว่า ball lightning เป็นพลาสมาก้อนที่อยู่ในสถานะค่อนข้างคงที่ มีสมมติฐานอื่นๆ แต่ไม่มีข้อใดที่สามารถอธิบายผลกระทบทั้งหมดที่เกี่ยวข้องได้กับ บอลสายฟ้า ไม่สามารถวัดพารามิเตอร์ของบอลไลท์ติ้งและจำลองในสภาพห้องปฏิบัติการได้ เห็นได้ชัดว่าวัตถุบินที่ไม่ปรากฏชื่อ (UFO) จำนวนมากที่สังเกตพบมีลักษณะคล้ายกันหรือคล้ายคลึงกับลูกบอลสายฟ้า

7 สิงหาคม 2557

พายุฝนฟ้าคะนอง - มันคืออะไร? สายฟ้าที่ตัดผ่านท้องฟ้าและเสียงฟ้าร้องอันน่ากลัวมาจากไหน? พายุฝนฟ้าคะนองเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ฟ้าผ่าหรือที่เรียกว่าการปล่อยประจุไฟฟ้าสามารถก่อตัวภายในเมฆ (คิวมูโลนิมบัส) หรือระหว่างพื้นผิวโลกกับเมฆ มักจะมาพร้อมกับเสียงฟ้าร้อง ฟ้าผ่าเกี่ยวข้องกับฝนตกหนัก ลมแรง และลูกเห็บบ่อยครั้ง

กิจกรรม

พายุฝนฟ้าคะนองเป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่อันตรายที่สุด ผู้คนที่ถูกฟ้าผ่าจะรอดชีวิตได้เฉพาะในบางกรณีเท่านั้น

มีพายุฝนฟ้าคะนองประมาณ 1,500 ลูกที่เกิดขึ้นบนโลกในเวลาเดียวกัน ความรุนแรงของการปล่อยประจุประมาณหนึ่งร้อยครั้งต่อวินาที

การกระจายตัวของพายุฝนฟ้าคะนองบนโลกไม่สม่ำเสมอ ตัวอย่างเช่น มีพวกมันอยู่เหนือทวีปมากกว่ามหาสมุทรถึง 10 เท่า การปล่อยฟ้าผ่าส่วนใหญ่ (78%) กระจุกตัวอยู่ในเขตเส้นศูนย์สูตรและเขตร้อน พายุฝนฟ้าคะนองมักถูกบันทึกไว้โดยเฉพาะในแอฟริกากลาง แต่บริเวณขั้วโลก (แอนตาร์กติกา อาร์กติก) และขั้วฟ้าผ่านั้นแทบจะมองไม่เห็นเลย ความรุนแรงของพายุฝนฟ้าคะนองมีความเกี่ยวข้องกับเทห์ฟากฟ้า ในละติจูดกลาง จุดสูงสุดจะเกิดขึ้นในช่วงบ่าย (กลางวัน) ในฤดูร้อน แต่ขั้นต่ำถูกบันทึกไว้ก่อนพระอาทิตย์ขึ้น ลักษณะทางภูมิศาสตร์ก็มีความสำคัญเช่นกัน ศูนย์พายุฝนฟ้าคะนองที่ทรงพลังที่สุดตั้งอยู่ในเทือกเขาและเทือกเขาหิมาลัย (พื้นที่ภูเขา) จำนวน “วันพายุฝนฟ้าคะนอง” ต่อปีก็แตกต่างกันไปในรัสเซียเช่นกัน ตัวอย่างเช่นใน Murmansk มีเพียงสี่คนเท่านั้นใน Arkhangelsk - สิบห้า, คาลินินกราด - สิบแปด, เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก - 16, มอสโก - 24, Bryansk - 28, Voronezh - 26, Rostov - 31, Sochi - 50, Samara - 25, คาซานและเอคาเทรินเบิร์ก - 28, อูฟา - 31, โนโวซีบีร์สค์ - 20, บาร์นาอุล - 32, ชิตา - 27, อีร์คุตสค์และยาคุตสค์ - 12, บลาโกเวชเชนสค์ - 28, วลาดิวอสต็อก - 13, คาบารอฟสค์ - 25, ยูจโน-ซาฮาลินสค์ - 7, เปโตรปาฟลอฟสค์- คัมชัตสกี้ - 1.

การพัฒนาพายุฝนฟ้าคะนอง

มันเป็นยังไงบ้าง? เมฆฟ้าร้องก่อตัวภายใต้เงื่อนไขบางประการเท่านั้น จะต้องมีความชื้นไหลขึ้นด้านบน และจะต้องมีโครงสร้างที่ส่วนหนึ่งของอนุภาคอยู่ในสถานะน้ำแข็ง และอีกส่วนหนึ่งอยู่ในสถานะของเหลว การพาความร้อนที่จะนำไปสู่การพัฒนาของพายุฝนฟ้าคะนองจะเกิดขึ้นได้หลายกรณี

การให้ความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอของชั้นผิว ตัวอย่างเช่น เหนือน้ำที่มีอุณหภูมิแตกต่างกันมาก ส่วนเมืองใหญ่จะมีความรุนแรงของพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรงกว่าพื้นที่โดยรอบเล็กน้อย

เมื่ออากาศเย็นเข้ามาแทนที่อากาศร้อน รูปแบบหน้าผากมักเกิดขึ้นพร้อมกันกับเมฆปกคลุมและเมฆนิมโบสเตรตัส

เมื่ออากาศลอยขึ้นในเทือกเขา แม้แต่ระดับความสูงที่ต่ำก็สามารถนำไปสู่การก่อตัวของเมฆที่เพิ่มขึ้นได้ นี่คือการพาความร้อนแบบบังคับ

เมฆฝนฟ้าคะนองใดๆ ก็ตาม ไม่ว่าจะเป็นประเภทใดก็ตาม จำเป็นต้องผ่านสามขั้นตอน ได้แก่ คิวมูลัส การเจริญเต็มที่ และการเสื่อมสลาย

การจัดหมวดหมู่

บางครั้งพายุฝนฟ้าคะนองจัดอยู่ในจุดสังเกตการณ์เท่านั้น พวกมันถูกแบ่งออกเป็นออโธกราฟิก ท้องถิ่น และส่วนหน้า ขณะนี้พายุฝนฟ้าคะนองถูกจำแนกตามลักษณะต่างๆ ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมทางอุตุนิยมวิทยาที่เกิดขึ้น Updrafts เกิดขึ้นเนื่องจากความไม่แน่นอนของชั้นบรรยากาศ นี่คือเงื่อนไขหลักสำหรับการสร้างเมฆฝนฟ้าคะนอง ลักษณะของกระแสดังกล่าวมีความสำคัญมาก ขึ้นอยู่กับพลังและขนาดของเมฆฝนฟ้าคะนองประเภทต่างๆ ตามลำดับ พวกเขาแบ่งอย่างไร?

1. คิวมูโลนิมบัสเซลล์เดียว (เฉพาะที่หรือในมวล) มีอาการลูกเห็บหรือพายุฝนฟ้าคะนอง ขนาดตามขวางมีตั้งแต่ 5 ถึง 20 กม. ขนาดแนวตั้ง - ตั้งแต่ 8 ถึง 12 กม. เมฆดังกล่าว "มีชีวิตอยู่" ได้นานถึงหนึ่งชั่วโมง หลังจากเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง สภาพอากาศยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเลย

2. คลัสเตอร์หลายเซลล์ มาตราส่วนนี้น่าประทับใจยิ่งขึ้น - สูงถึง 1,000 กม. คลัสเตอร์หลายเซลล์ครอบคลุมกลุ่มของเซลล์พายุฝนฟ้าคะนองที่อยู่ในขั้นตอนต่างๆ ของการก่อตัวและการพัฒนา และในเวลาเดียวกันก็ประกอบเป็นเซลล์เดียว พวกเขาสร้างขึ้นมาได้อย่างไร? เซลล์พายุฝนฟ้าคะนองที่เจริญเต็มที่จะอยู่ตรงกลาง เซลล์ที่สลายตัวจะอยู่ทางด้านใต้ลม ขนาดตามขวางสามารถเข้าถึงได้ 40 กม. พายุฝนฟ้าคะนองหลายเซลล์แบบคลัสเตอร์ทำให้เกิดลมกระโชกแรง (มีลมพัดแต่ไม่รุนแรง) ฝนตก และลูกเห็บ การมีอยู่ของเซลล์ที่เจริญเต็มที่หนึ่งเซลล์จะถูกจำกัดไว้ที่ครึ่งชั่วโมง แต่คลัสเตอร์นั้นสามารถ "มีชีวิตอยู่" ได้เป็นเวลาหลายชั่วโมง

3. เส้นพายุ สิ่งเหล่านี้เป็นพายุฝนฟ้าคะนองหลายเซลล์ด้วย เรียกอีกอย่างว่าเชิงเส้น อาจเป็นของแข็งหรือมีช่องว่างก็ได้ ลมกระโชกที่นี่ยาวกว่า (ที่ขอบนำ) เมื่อเข้าใกล้ เส้นหลายเซลล์จะปรากฏเป็นกำแพงเมฆมืด จำนวนลำธาร (ทั้งต้นน้ำและปลายน้ำ) ที่นี่ค่อนข้างมาก นั่นคือเหตุผลว่าทำไมพายุฝนฟ้าคะนองที่ซับซ้อนเช่นนี้จึงจัดอยู่ในประเภทหลายเซลล์ แม้ว่าโครงสร้างของพายุฝนฟ้าคะนองจะแตกต่างกันก็ตาม แนวพายุอาจทำให้เกิดฝนตกหนักและลูกเห็บขนาดใหญ่ แต่มักถูก “จำกัด” ด้วยกระแสลมพัดลงที่รุนแรง มักเกิดก่อนเกิดอากาศหนาวเย็น ในภาพถ่าย ระบบดังกล่าวจะมีรูปทรงโค้งมน

4. พายุฝนฟ้าคะนองซูเปอร์เซลล์ พายุฝนฟ้าคะนองเช่นนี้หาได้ยาก เป็นอันตรายต่อทรัพย์สินและชีวิตมนุษย์เป็นพิเศษ คลาวด์ของระบบนี้คล้ายกับคลาวด์เซลล์เดียว เนื่องจากทั้งสองต่างกันในโซนของการอัปดราฟต์เดียว แต่ขนาดแตกต่างกัน เมฆซุปเปอร์เซลล์มีขนาดใหญ่ - รัศมีเกือบ 50 กม. ความสูง - สูงสุด 15 กม. ขอบเขตของมันอาจอยู่ในสตราโตสเฟียร์ รูปร่างคล้ายทั่งครึ่งวงกลมอันเดียว ความเร็วของการไหลขึ้นจะสูงกว่ามาก (สูงถึง 60 เมตร/วินาที) คุณลักษณะเฉพาะคือการมีการหมุน นี่คือสิ่งที่สร้างปรากฏการณ์ที่อันตรายและรุนแรง (ลูกเห็บขนาดใหญ่ (มากกว่า 5 ซม.) พายุทอร์นาโดทำลายล้าง) ปัจจัยหลักในการก่อตัวของเมฆดังกล่าวคือสภาพโดยรอบ เรากำลังพูดถึงรูปแบบที่มีลมแรงมาก โดยมีอุณหภูมิตั้งแต่ +27 และลมที่มีทิศทางแปรผัน เงื่อนไขดังกล่าวเกิดขึ้นระหว่างการตัดลมในชั้นโทรโพสเฟียร์ ปริมาณน้ำฝนที่เกิดจากกระแสลมขึ้นจะถูกถ่ายโอนไปยังโซนกระแสลมดาวน์ดราฟท์ ซึ่งช่วยให้ระบบคลาวด์มีอายุยืนยาว ปริมาณน้ำฝนกระจายไม่สม่ำเสมอ ฝนจะตกบริเวณใกล้กับกระแสน้ำขึ้น และมีลูกเห็บเกิดขึ้นใกล้กับทิศตะวันออกเฉียงเหนือ หางพายุอาจเคลื่อนตัวได้ จากนั้นพื้นที่ที่อันตรายที่สุดจะอยู่ถัดจากกระแสหลัก

นอกจากนี้ยังมีแนวคิดเรื่อง “พายุฝนฟ้าคะนองแห้ง” อีกด้วย ปรากฏการณ์นี้ค่อนข้างหายากซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของมรสุม เมื่อมีพายุฝนฟ้าคะนองเช่นนี้ ฝนจะไม่ตก (มันไปไม่ถึงระเหยเนื่องจากการสัมผัสกับอุณหภูมิสูง)

ความเร็วในการเคลื่อนที่

สำหรับพายุฝนฟ้าคะนองบางแห่ง ความเร็วจะอยู่ที่ประมาณ 20 กม./ชม. บางครั้งก็เร็วกว่านั้น หากใช้แนวป้องกันความเย็น ความเร็วอาจสูงถึง 80 กม./ชม. ในพายุฝนฟ้าคะนองหลายๆ ครั้ง ช่องพายุฝนฟ้าคะนองเก่าจะถูกแทนที่ด้วยเซลล์ใหม่ แต่ละแห่งครอบคลุมระยะทางค่อนข้างสั้น (ประมาณสองกิโลเมตร) แต่ระยะทางรวมเพิ่มขึ้น

กลไกการใช้พลังงานไฟฟ้า

สายฟ้าเองมาจากไหน? ประจุไฟฟ้ารอบๆ และภายในเมฆมีการเคลื่อนไหวอย่างต่อเนื่อง กระบวนการนี้ค่อนข้างซับซ้อน วิธีที่ง่ายที่สุดในการจินตนาการถึงการทำงานของประจุไฟฟ้าในกลุ่มเมฆที่เติบโตเต็มที่ โครงสร้างขั้วบวกแบบไดโพลมีอิทธิพลเหนือพวกมัน มีการกระจายอย่างไร? ประจุบวกจะอยู่ด้านบน และประจุลบจะอยู่ด้านล่างภายในเมฆ ตามสมมติฐานหลัก (วิทยาศาสตร์สาขานี้ยังถือว่ามีการสำรวจน้อย) อนุภาคที่หนักกว่าและใหญ่กว่าจะถูกประจุลบในขณะที่อนุภาคขนาดเล็กและเบามีประจุบวก อันแรกล้มเร็วกว่าอันหลัง สิ่งนี้ทำให้เกิดการแยกประจุอวกาศในเชิงพื้นที่ กลไกนี้ได้รับการยืนยันโดยการทดลองในห้องปฏิบัติการ อนุภาคของเม็ดน้ำแข็งหรือลูกเห็บสามารถถ่ายโอนประจุได้รุนแรง ขนาดและเครื่องหมายจะขึ้นอยู่กับปริมาณน้ำในเมฆ อุณหภูมิอากาศ (สภาพแวดล้อม) และความเร็วการชน (ปัจจัยหลัก) ไม่สามารถละทิ้งอิทธิพลของกลไกอื่นได้ การคายประจุเกิดขึ้นระหว่างพื้นดินกับเมฆ (หรือบรรยากาศที่เป็นกลาง หรือบรรยากาศรอบนอก) ขณะนี้เราเห็นแสงวาบตัดผ่านท้องฟ้า หรือฟ้าผ่า. กระบวนการนี้มาพร้อมกับเสียงแหลมดัง (ฟ้าร้อง)

พายุฝนฟ้าคะนองอยู่ กระบวนการที่ยากลำบาก. อาจต้องใช้เวลาหลายทศวรรษหรืออาจเป็นศตวรรษในการศึกษาเรื่องนี้

พายุ - ปรากฏการณ์บรรยากาศซึ่งมีการปล่อยกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นภายในเมฆหรือระหว่างเมฆกับพื้นผิวโลก - ฟ้าผ่าพร้อมกับฟ้าร้อง โดยทั่วไปแล้ว พายุฝนฟ้าคะนองก่อตัวในเมฆคิวมูโลนิมบัสที่มีกำลังแรง และเกี่ยวข้องกับฝนตกหนัก ลูกเห็บ และลมแรง

พายุฝนฟ้าคะนองเป็นหนึ่งในปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่อันตรายที่สุดสำหรับมนุษย์ ในแง่ของจำนวนผู้เสียชีวิตที่ลงทะเบียนไว้ มีเพียงน้ำท่วมเท่านั้นที่ทำให้เกิดความสูญเสียของมนุษย์มากขึ้น

พายุ

การกระจายตัวของฟ้าผ่าเหนือพื้นผิวโลก

มีพายุฝนฟ้าคะนองในมหาสมุทรน้อยกว่าทั่วทั้งทวีปประมาณสิบเท่า ประมาณ 78% ของการปล่อยฟ้าผ่าทั้งหมดกระจุกตัวอยู่ในเขตร้อนและเส้นศูนย์สูตร (จากละติจูด 30° เหนือไปจนถึงละติจูด 30° ใต้) การเกิดพายุฝนฟ้าคะนองสูงสุดเกิดขึ้นในแอฟริกากลาง ในบริเวณขั้วโลกของอาร์กติก แอนตาร์กติก และเหนือขั้วโลก แทบไม่มีพายุฝนฟ้าคะนองเลย ความรุนแรงของพายุฝนฟ้าคะนองตามดวงอาทิตย์ โดยพายุฝนฟ้าคะนองจะเกิดขึ้นสูงสุดในฤดูร้อน (ที่ละติจูดกลาง) และในช่วงเวลากลางวัน พายุฝนฟ้าคะนองที่บันทึกไว้ขั้นต่ำเกิดขึ้นก่อนพระอาทิตย์ขึ้น พายุฝนฟ้าคะนองยังได้รับอิทธิพลจากลักษณะทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่อีกด้วย ศูนย์พายุฝนฟ้าคะนองกำลังแรงตั้งอยู่ในพื้นที่ภูเขาของเทือกเขาหิมาลัยและเทือกเขา

ขั้นตอนของการพัฒนาเมฆฝนฟ้าคะนอง

เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการเกิดเมฆฝนฟ้าคะนองคือการมีเงื่อนไขในการพัฒนาการพาความร้อนหรือกลไกอื่นที่ทำให้เกิดการไหลเวียนของความชื้นขึ้นด้านบนเพียงพอสำหรับการก่อตัวของฝน และการมีอยู่ของโครงสร้างที่เมฆบางส่วน อนุภาคมีสถานะเป็นของเหลว และบางส่วนมีสถานะเป็นน้ำแข็ง การหมุนเวียนที่นำไปสู่การพัฒนาของพายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นในกรณีต่อไปนี้:

เมื่อชั้นพื้นผิวของอากาศได้รับความร้อนไม่สม่ำเสมอบนพื้นผิวด้านล่างที่แตกต่างกัน เช่น เหนือผิวน้ำและพื้นดินเนื่องจากอุณหภูมิของน้ำและดินแตกต่างกัน ในเมืองใหญ่ ความเข้มข้นของการพาความร้อนจะสูงกว่าในบริเวณใกล้เคียงเมืองมาก

เมื่ออากาศอุ่นลอยขึ้นหรือถูกแทนที่ด้วยอากาศเย็นที่ด้านหน้าชั้นบรรยากาศ การพาความร้อนในชั้นบรรยากาศที่ส่วนหน้าของชั้นบรรยากาศจะรุนแรงกว่าและบ่อยกว่าการพาความร้อนภายในมวลมาก บ่อยครั้งที่การพาความร้อนด้านหน้าเกิดขึ้นพร้อมกันกับเมฆนิมโบสเตรตัสและการตกตะกอนแบบปกคลุม ซึ่งบดบังเมฆคิวมูโลนิมบัสที่กำลังพัฒนา

เมื่ออากาศลอยตัวขึ้นในพื้นที่ภูเขา แม้แต่ระดับความสูงเล็กๆ ในพื้นที่ก็นำไปสู่การก่อตัวของเมฆที่เพิ่มขึ้น (เนื่องจากการพาความร้อนแบบบังคับ) ภูเขาสูงสร้างเงื่อนไขที่ยากลำบากเป็นพิเศษสำหรับพัฒนาการของการพาความร้อน และมักจะเพิ่มความถี่และความเข้มข้นของมันเสมอ

เมฆฝนฟ้าคะนองทั้งหมด ไม่ว่าจะเป็นประเภทใดก็ตาม เคลื่อนตัวผ่านขั้นเมฆคิวมูลัส ระยะเมฆฝนฟ้าคะนองที่เจริญเต็มที่ และระยะสลายตัว

การจำแนกประเภทของเมฆฝนฟ้าคะนอง

ครั้งหนึ่ง พายุฝนฟ้าคะนองถูกจำแนกตามตำแหน่งที่สังเกตได้ เช่น พายุเฉพาะที่ หน้าผาก หรือ orographic ในปัจจุบัน เป็นเรื่องปกติมากขึ้นที่จะจำแนกพายุฝนฟ้าคะนองตามลักษณะของพายุฝนฟ้าคะนอง และลักษณะเหล่านี้ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมทางอุตุนิยมวิทยาที่พายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้น

หลัก เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการก่อตัวของเมฆฝนฟ้าคะนองถือเป็นสภาวะของความไม่แน่นอนของชั้นบรรยากาศที่ก่อให้เกิดกระแสลมขึ้น เมฆฝนฟ้าคะนองประเภทต่างๆ ก่อตัวขึ้น ขึ้นอยู่กับขนาดและพลังของกระแสดังกล่าว

คลาวด์เซลล์เดียว

เมฆคิวมูโลนิมบัสเซลล์เดียวก่อตัวในวันที่มีลมต่ำในสนามความกดอากาศที่มีความลาดชันต่ำ พวกมันก็ถูกเรียกว่า ภายในมวลหรือ พายุฝนฟ้าคะนองในท้องถิ่นประกอบด้วยเซลล์หมุนเวียนที่มีการไหลขึ้นในส่วนกลาง พวกมันสามารถเข้าถึงพายุฝนฟ้าคะนองและลูกเห็บที่รุนแรงและพังทลายลงอย่างรวดเร็วเมื่อมีฝนตก ขนาดของเมฆดังกล่าวคือ: แนวขวาง - 5-20 กม., แนวตั้ง - 8-12 กม., อายุการใช้งาน - ประมาณ 30 นาที, บางครั้งอาจนานถึง 1 ชั่วโมง ไม่มีการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศที่สำคัญหลังเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง

วงจรชีวิตของคลาวด์เซลล์เดียว

พายุฝนฟ้าคะนองเริ่มต้นด้วยการก่อตัวของเมฆคิวมูลัสในสภาพอากาศปกติ (คิวมูลัส ฮิวมิลิส) ภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวย เมฆคิวมูลัสที่เกิดขึ้นจะเติบโตอย่างรวดเร็วทั้งในแนวตั้งและแนวนอน ในขณะที่กระแสน้ำขึ้นนั้นตั้งอยู่เกือบทั่วทั้งปริมาตรของเมฆ และเพิ่มขึ้นจาก 5 เมตร/วินาที เป็น 15-20 เมตร/วินาที Downdrafts อ่อนแอมาก อากาศโดยรอบแทรกซึมเข้าไปในเมฆอย่างแข็งขันเนื่องจากการปะปนกันที่ขอบเขตและด้านบนของเมฆ เมฆเข้าสู่ระยะคิวมูลัสปานกลาง หยดน้ำที่เล็กที่สุดเกิดขึ้นจากการควบแน่นในเมฆดังกล่าวรวมเป็นหยดน้ำที่มีขนาดใหญ่กว่า ซึ่งถูกกระแสน้ำอันทรงพลังพัดพาขึ้นด้านบน เมฆยังคงเป็นเนื้อเดียวกัน ประกอบด้วยหยดน้ำที่ไหลขึ้นด้านบน ไม่มีฝนตกลงมา ที่ด้านบนสุดของเมฆ เมื่ออนุภาคของน้ำเข้าสู่โซนอุณหภูมิติดลบ หยดจะค่อยๆ เริ่มกลายเป็นผลึกน้ำแข็ง เมฆเข้าสู่ขั้นเมฆคิวมูลัสอันทรงพลัง (Cumulus congestus) องค์ประกอบแบบผสมของเมฆนำไปสู่การขยายองค์ประกอบเมฆและการสร้างเงื่อนไขสำหรับการตกตะกอน เมฆประเภทนี้เรียกว่าคิวมูโลนิมบัส (Cumulonimbus) หรือคิวมูโลนิมบัสหัวล้าน (Cumulonimbus calvus) กระแสน้ำในแนวตั้งสูงถึง 25 เมตร/วินาที และระดับยอดเขาสูงถึง 7-8 กม.

อนุภาคของการตกตะกอนที่ระเหยไปทำให้อากาศโดยรอบเย็นลง ซึ่งส่งผลให้กระแสลมด้านล่างมีความเข้มข้นมากขึ้น ในระยะการเจริญเติบโต กระแสอากาศทั้งขึ้นและลงจะปรากฏบนคลาวด์พร้อมกัน

เมื่อถึงขั้นพังทลายของเมฆ กระแสน้ำลงมาจะมีอิทธิพลเหนือกว่า ซึ่งค่อยๆ ปกคลุมเมฆทั้งหมด

พายุฝนฟ้าคะนองแบบหลายเซลล์

แผนภาพโครงสร้างพายุฝนฟ้าคะนองหลายเซลล์

นี่เป็นพายุฝนฟ้าคะนองประเภทที่พบบ่อยที่สุดที่เกี่ยวข้องกับการรบกวนระดับมีโซสเกล (มีขนาด 10 ถึง 1,000 กม.) คลัสเตอร์หลายเซลล์ประกอบด้วยกลุ่มของเซลล์พายุฝนฟ้าคะนองที่เคลื่อนที่เป็นหน่วยเดียว แม้ว่าแต่ละเซลล์ในคลัสเตอร์จะอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาของทันเดอร์คลาวด์ที่แตกต่างกันก็ตาม เซลล์พายุฝนฟ้าคะนองที่เจริญเต็มที่มักตั้งอยู่ในส่วนกลางของกระจุก และเซลล์ที่สลายตัวจะอยู่ทางด้านใต้ลมของกระจุก พวกมันมีขนาดตามขวาง 20–40 กม. ยอดเขามักจะสูงถึงโทรโพพอสและเจาะเข้าไปในสตราโตสเฟียร์ พายุฝนฟ้าคะนองแบบหลายเซลล์อาจทำให้เกิดลูกเห็บ ฝนตก และลมกระโชกแรงที่ค่อนข้างอ่อน แต่ละเซลล์ในกระจุกหลายเซลล์ยังคงเจริญเต็มที่เป็นเวลาประมาณ 20 นาที คลัสเตอร์หลายเซลล์สามารถดำรงอยู่ได้หลายชั่วโมง พายุฝนฟ้าคะนองประเภทนี้มักจะรุนแรงกว่าพายุฝนฟ้าคะนองแบบเซลล์เดียว แต่จะอ่อนกว่าพายุฝนฟ้าคะนองแบบซูเปอร์เซลล์มาก

พายุฝนฟ้าคะนองเชิงเส้นหลายเซลล์ (เส้นพายุ)

พายุฝนฟ้าคะนองเชิงเส้นหลายเซลล์เป็นแนวพายุฝนฟ้าคะนองที่มีลมกระโชกแรงเป็นแนวยาวและได้รับการพัฒนามาอย่างดีที่ขอบนำของส่วนหน้า เส้นพายุอาจต่อเนื่องหรือมีช่องว่าง เส้นหลายเซลล์ที่เข้าใกล้ปรากฏเป็นกำแพงเมฆมืด ซึ่งปกติจะปกคลุมเส้นขอบฟ้าทางฝั่งตะวันตก (ในซีกโลกเหนือ) เบอร์ใหญ่กระแสอากาศขึ้น/ลงที่มีระยะห่างกันอย่างใกล้ชิดช่วยให้เราสามารถจัดกลุ่มพายุฝนฟ้าคะนองที่ซับซ้อนนี้เป็นหลายเซลล์ได้ แม้ว่าโครงสร้างของพายุฝนฟ้าคะนองจะแตกต่างอย่างมากจากพายุฝนฟ้าคะนองแบบคลัสเตอร์หลายเซลล์ก็ตาม เส้นพายุอาจทำให้เกิดลูกเห็บขนาดใหญ่และฝนตกหนัก แต่เป็นที่รู้จักกันดีว่าเป็นระบบที่ทำให้เกิดกระแสลมพัดแรง เส้นพายุมีลักษณะคล้ายกับหน้าหนาว แต่เป็นผลจากพายุฝนฟ้าคะนองในท้องถิ่น มักมีแนวพายุเกิดขึ้นก่อนแนวหน้าหนาว ในภาพเรดาร์ ระบบนี้มีลักษณะคล้ายกับเสียงสะท้อนแบบคันธนู ปรากฏการณ์นี้เป็นเรื่องปกติสำหรับอเมริกาเหนือ โดยในยุโรปและดินแดนยุโรปของรัสเซียจะพบไม่บ่อยนัก

พายุฝนฟ้าคะนองซูเปอร์เซลล์

โครงสร้างแนวตั้งและแนวนอนของซูเปอร์เซลล์คลาวด์

ซูเปอร์เซลล์คือเมฆสายฟ้าที่มีการจัดระเบียบอย่างสูงที่สุด เมฆ Supercell ค่อนข้างหายาก แต่เป็นภัยคุกคามที่ยิ่งใหญ่ที่สุดต่อสุขภาพของมนุษย์ ชีวิต และทรัพย์สินของพวกเขา ซูเปอร์เซลล์คลาวด์นั้นคล้ายคลึงกับคลาวด์เซลล์เดียวตรงที่ทั้งสองมีโซนของการอัปดราฟท์เหมือนกัน ความแตกต่างก็คือขนาดของเซลล์มีขนาดใหญ่มาก: เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 50 กม. ความสูงคือ 10-15 กม. (ขอบเขตบนมักจะทะลุผ่านสตราโตสเฟียร์) ด้วยทั่งครึ่งวงกลมอันเดียว ความเร็วของการไหลขึ้นในเมฆซุปเปอร์เซลล์นั้นสูงกว่าเมฆฝนฟ้าคะนองประเภทอื่นมาก: สูงถึง 40-60 เมตร/วินาที คุณลักษณะหลักที่ทำให้คลาวด์ซูเปอร์เซลล์แตกต่างจากคลาวด์ประเภทอื่นๆ คือการมีอยู่ของการหมุน การหมุนกระแสลมในซูเปอร์เซลล์คลาวด์ (เรียกว่าในคำศัพท์เรดาร์ มีโซไซโคลน) ทำให้เกิดเหตุการณ์สภาพอากาศสุดขั้วเช่นยักษ์ ลูกเห็บ(เส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 5 ซม.) ลมแรงถึง 40 เมตรต่อวินาที และพายุทอร์นาโดทำลายล้างที่รุนแรง สภาพแวดล้อมเป็นปัจจัยสำคัญในการก่อตัวของซูเปอร์เซลล์คลาวด์ จำเป็นต้องมีความไม่แน่นอนของการหมุนเวียนของอากาศที่รุนแรงมาก อุณหภูมิอากาศใกล้พื้นดิน (ก่อนเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง) ควรอยู่ที่ +27...+30 ขึ้นไป แต่เงื่อนไขหลักที่จำเป็นคือลมที่มีทิศทางแปรผันทำให้เกิดการหมุน สภาวะดังกล่าวเกิดขึ้นได้ด้วยแรงเฉือนของลมในชั้นโทรโพสเฟียร์ตรงกลาง ปริมาณน้ำฝนที่ก่อตัวขึ้นในกระแสลมพัดพาไปตามระดับบนของเมฆโดยการไหลที่รุนแรงเข้าสู่โซนกระแสลมล่าง ดังนั้นโซนของกระแสขึ้นและลงจะถูกแยกออกจากกันในอวกาศซึ่งทำให้มั่นใจได้ถึงอายุการใช้งานของคลาวด์เป็นระยะเวลานาน โดยปกติแล้วจะมีฝนตกปรอยๆ ที่ขอบนำของเมฆซุปเปอร์เซลล์ ฝนตกหนักเกิดขึ้นใกล้กับเขตกระแสลมพัดขึ้น และมีฝนตกหนักที่สุดและลูกเห็บขนาดใหญ่เกิดขึ้นทางตะวันออกเฉียงเหนือของเขตกระแสลมหลัก สภาวะที่อันตรายที่สุดจะพบได้ใกล้กับบริเวณกระแสลมพัดหลัก (โดยปกติจะอยู่ทางด้านหลังของพายุ)

ซูเปอร์เซลล์ (ภาษาอังกฤษ) สุด ๆและ เซลล์- เซลล์) เป็นพายุฝนฟ้าคะนองประเภทหนึ่งซึ่งมีลักษณะของมีโซไซโคลนซึ่งเป็นกระแสลมที่หมุนลึกและหมุนอย่างแรง ด้วยเหตุนี้ บางครั้งพายุดังกล่าวจึงถูกเรียกว่าพายุฝนฟ้าคะนองหมุนเวียน จากพายุฝนฟ้าคะนองทั้งสี่ประเภทตามการจำแนกประเภทของตะวันตก (supersell, squalline, multisell และ singlesell) ซุปเปอร์เซลล์เป็นพายุที่เกิดน้อยที่สุดและอาจก่อให้เกิดอันตรายได้มากที่สุด ซุปเปอร์เซลล์มักถูกแยกออกจากพายุฝนฟ้าคะนองอื่นๆ และสามารถมีช่วงหน้าได้ไกลถึง 32 กิโลเมตร

ซูเปอร์เซลล์ตอนพระอาทิตย์ตก

ซุปเปอร์เซลล์มักถูกแบ่งออกเป็นสามประเภท: คลาสสิก; มีปริมาณน้ำฝนต่ำ (LP); และมีปริมาณน้ำฝนสูง (HP) โดยทั่วไปแล้ว ซูเปอร์เซลล์ประเภท LP จะก่อตัวในสภาพอากาศที่แห้งกว่า เช่น ในหุบเขาบนภูเขาสูงของสหรัฐอเมริกา ในขณะที่ซูเปอร์เซลล์ประเภท HP นั้นพบได้ทั่วไปในสภาพอากาศที่เปียกชื้น ซูเปอร์เซลล์สามารถเกิดขึ้นได้ทุกที่ในโลกหากสภาพอากาศเหมาะสมสำหรับการก่อตัวของพวกมัน แต่จะพบได้บ่อยที่สุดในภูมิภาค Great Plains ของสหรัฐอเมริกา ซึ่งเป็นพื้นที่ที่เรียกว่า Tornado Valley นอกจากนี้ยังสามารถพบเห็นได้ในที่ราบอาร์เจนตินา อุรุกวัย และบราซิลตอนใต้

ลักษณะทางกายภาพของเมฆฝนฟ้าคะนอง

การศึกษาเครื่องบินและเรดาร์แสดงให้เห็นว่าห้องพายุฝนฟ้าคะนองเดียวมักจะสูงถึงระดับความสูงประมาณ 8-10 กม. และใช้เวลาประมาณ 30 นาที พายุฝนฟ้าคะนองที่อยู่ห่างไกลมักประกอบด้วยหลายช่องในระยะต่างๆ ของการพัฒนาและกินเวลาประมาณหนึ่งชั่วโมง พายุฝนฟ้าคะนองขนาดใหญ่อาจมีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายสิบกิโลเมตร จุดสูงสุดสามารถสูงถึง 18 กม. และคงอยู่ได้นานหลายชั่วโมง

กระแสขึ้นและลง

กระแสลมขึ้นและกระแสลมลงในพายุฝนฟ้าคะนองบางแห่ง โดยทั่วไปจะมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.5 ถึง 2.5 กม. และสูง 3 ถึง 8 กม. บางครั้งเส้นผ่านศูนย์กลางของกระแสลมอาจสูงถึง 4 กม. ใกล้พื้นผิวโลก ลำธารมักจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางเพิ่มขึ้น และความเร็วจะลดลงเมื่อเทียบกับลำธารที่อยู่สูงกว่า ความเร็วลักษณะเฉพาะของกระแสลมขึ้นอยู่ในช่วงตั้งแต่ 5 ถึง 10 เมตร/วินาที และถึง 20 เมตร/วินาที เมื่อเกิดพายุฝนฟ้าคะนองขนาดใหญ่ เครื่องบินวิจัยที่บินผ่านเมฆฝนฟ้าคะนองที่ระดับความสูง 10,000 ม. บันทึกความเร็วกระแสลมที่สูงกว่า 30 ม./วินาที กระแสลมพัดที่รุนแรงที่สุดสังเกตได้จากพายุฝนฟ้าคะนองแบบจัด

พายุ

ก่อนเกิดพายุถล่มเดือนสิงหาคม 2553 ที่เมืองกัทชินา

ในพายุฝนฟ้าคะนองบางช่วง อากาศที่ตกลงมาอย่างรุนแรงเกิดขึ้น ทำให้เกิดลมทำลายล้างบนพื้นผิวโลก ดาวน์ดราฟท์ดังกล่าวจะถูกเรียกทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขนาดของมัน พายุหรือ ไมโครสควอลส์ลมพายุที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 4 กม. สามารถสร้างลมได้เร็วถึง 60 เมตรต่อวินาที ไมโครสควอลมีขนาดเล็กกว่า แต่สร้างความเร็วลมได้สูงถึง 75 เมตร/วินาที หากพายุฝนฟ้าคะนองที่เกิดจากพายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นจากอากาศที่อบอุ่นและชื้นเพียงพอ พายุขนาดเล็กก็จะมีฝนตกหนักตามมาด้วย อย่างไรก็ตาม หากพายุฝนฟ้าคะนองก่อตัวจากอากาศแห้ง ฝนอาจระเหยไปในขณะที่ตกลงมา (แถบฝนในอากาศหรือ virga) และไมโครสควอลล์จะแห้ง Downdrafts เป็นอันตรายร้ายแรงสำหรับเครื่องบิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการบินขึ้นหรือลงจอด เนื่องจากลมดังกล่าวสร้างลมเข้าใกล้พื้นโดยมีการเปลี่ยนแปลงความเร็วและทิศทางอย่างกะทันหัน

การพัฒนาในแนวตั้ง

โดยทั่วไป เมฆหมุนเวียนที่ใช้งานอยู่จะเพิ่มขึ้นจนกระทั่งสูญเสียการลอยตัว การสูญเสียการลอยตัวสัมพันธ์กับภาระที่เกิดจากการตกตะกอนที่เกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมเมฆ หรือการผสมกับอากาศเย็นแห้งโดยรอบ หรือการรวมกันของทั้งสองกระบวนการ การเติบโตของเมฆยังสามารถหยุดได้ด้วยชั้นผกผันที่ปิดกั้น นั่นคือชั้นที่อุณหภูมิอากาศเพิ่มขึ้นตามความสูง โดยทั่วไปแล้ว เมฆฟ้าร้องจะสูงถึงประมาณ 10 กม. แต่บางครั้งก็สูงถึง 20 กม. เมื่อปริมาณความชื้นและความไม่แน่นอนของบรรยากาศอยู่ในระดับสูง เมฆก็จะเติบโตจนถึงชั้นโทรโพสเฟียร์ซึ่งเป็นชั้นที่แยกชั้นโทรโพสเฟียร์ออกจากชั้นสตราโตสเฟียร์ด้วยลมที่เอื้ออำนวย โทรโพพอสมีลักษณะเฉพาะคืออุณหภูมิคงที่โดยประมาณตามระดับความสูงที่เพิ่มขึ้น และเป็นที่รู้จักว่าเป็นบริเวณที่มีความมั่นคงสูง ทันทีที่กระแสลมขึ้นเริ่มเข้าใกล้ชั้นบรรยากาศสตราโตสเฟียร์ ในไม่ช้า อากาศบนยอดเมฆก็จะเย็นลงและหนักกว่าอากาศโดยรอบ และการเติบโตของชั้นบนจะหยุดลง ความสูงของโทรโพพอสขึ้นอยู่กับละติจูดของพื้นที่และฤดูกาลของปี มันแตกต่างกันไปจาก 8 กม. ในบริเวณขั้วโลกถึง 18 กม. และสูงกว่าใกล้เส้นศูนย์สูตร

เมื่อเมฆหมุนเวียนคิวมูลัสไปถึงชั้นปิดกั้นของการผกผันของโทรโพพอส เมฆจะเริ่มกระจายออกไปด้านนอกและก่อตัวเป็นลักษณะ "ทั่ง" ของเมฆฝนฟ้าคะนอง ลมที่พัดที่ระดับความสูงทั่งตีเหล็กมีแนวโน้มที่จะพัดวัสดุเมฆไปในทิศทางของลม

ความปั่นป่วน

เครื่องบินที่บินผ่านเมฆฝนฟ้าคะนอง (ห้ามบินเข้าไปในเมฆคิวมูโลนิมบัส) มักจะพบกับสิ่งกีดขวางที่ทำให้เครื่องบินขึ้น ลง และไปทางด้านข้างภายใต้อิทธิพลของกระแสลมปั่นป่วนของเมฆ ความปั่นป่วนในบรรยากาศสร้างความรู้สึกไม่สบายให้กับลูกเรือและผู้โดยสารบนเครื่องบิน และทำให้เกิดความเครียดที่ไม่พึงประสงค์บนเครื่องบิน ความปั่นป่วนวัดได้ในหน่วยต่างๆ แต่บ่อยครั้งมากที่มีหน่วยเป็น g นั่นคือความเร่งของการตกอย่างอิสระ (1g = 9.8 m/s2) ความปั่นป่วนหนึ่งกรัมทำให้เกิดความปั่นป่วนซึ่งเป็นอันตรายต่อเครื่องบิน ในช่วงที่มีพายุฝนฟ้าคะนองรุนแรง มีการบันทึกความเร่งในแนวดิ่งสูงสุด 3 กรัม

การเคลื่อนไหวของพายุฝนฟ้าคะนอง

ความเร็วและการเคลื่อนที่ของเมฆฝนฟ้าคะนองขึ้นอยู่กับทิศทางของโลก โดยพื้นฐานแล้วเกิดจากการปฏิสัมพันธ์ของกระแสลมขึ้นและลงของเมฆกับกระแสลมพาหะในชั้นกลางของชั้นบรรยากาศที่พายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้น ความเร็วของพายุฝนฟ้าคะนองบางแห่งมักจะอยู่ที่ประมาณ 20 กม./ชม. แต่พายุฝนฟ้าคะนองบางลูกเคลื่อนตัวเร็วกว่ามาก ในสถานการณ์ที่รุนแรง เมฆฟ้าร้องสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 65-80 กม./ชม. ในระหว่างที่เคลื่อนผ่านแนวหน้าหนาว ในพายุฝนฟ้าคะนองส่วนใหญ่ เมื่อเซลล์พายุฝนฟ้าคะนองเก่าสลายไป เซลล์พายุฝนฟ้าคะนองใหม่ก็จะปรากฏขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในลมพัดเบาๆ เซลล์แต่ละเซลล์สามารถเดินทางได้ในระยะทางที่สั้นมากตลอดอายุการใช้งาน ซึ่งน้อยกว่าสองกิโลเมตร อย่างไรก็ตาม ในพายุฝนฟ้าคะนองที่มีขนาดใหญ่กว่า เซลล์ใหม่จะถูกกระตุ้นโดยกระแสลมดาวน์ดราฟต์ที่ไหลจากเซลล์ที่โตเต็มที่ ทำให้เกิดลักษณะการเคลื่อนไหวที่รวดเร็วซึ่งไม่ตรงกับทิศทางของลมเสมอไป ในพายุฝนฟ้าคะนองหลายเซลล์ขนาดใหญ่ จะมีรูปแบบที่เซลล์ใหม่ก่อตัวทางด้านขวาของทิศทางการไหลของอากาศในซีกโลกเหนือ และทางด้านซ้ายของทิศทางการไหลของอากาศในซีกโลกใต้

พลังงาน

พลังงานที่ขับเคลื่อนพายุฝนฟ้าคะนองมาจากความร้อนแฝงที่ปล่อยออกมาเมื่อไอน้ำควบแน่นจนกลายเป็นหยดเมฆ น้ำทุกกรัมที่ควบแน่นในบรรยากาศจะปล่อยความร้อนออกมาประมาณ 600 แคลอรี่ เมื่อหยดน้ำกลายเป็นน้ำแข็งที่ด้านบนของเมฆ พลังงานจะถูกปล่อยออกมาเพิ่มอีก 80 แคลอรี่ต่อกรัม ซ่อนการเผยแพร่ พลังงานความร้อนบางส่วนแปลงเป็นพลังงานจลน์ของการไหลขึ้น การประมาณพลังงานทั้งหมดของพายุฝนฟ้าคะนองโดยคร่าวสามารถคำนวณได้จากปริมาณน้ำทั้งหมดที่ตกลงมาเป็นหยาดน้ำฟ้าจากก้อนเมฆ พลังงานโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 100 ล้านกิโลวัตต์-ชั่วโมง ซึ่งเทียบเท่ากับประจุนิวเคลียร์ 20 กิโลตันโดยประมาณ (แม้ว่าพลังงานนี้จะถูกปล่อยออกมาในอวกาศที่มีปริมาตรมากขึ้นและในระยะเวลานานกว่ามากก็ตาม) พายุฝนฟ้าคะนองหลายเซลล์ขนาดใหญ่สามารถมีพลังงานได้มากกว่า 10 และ 100 เท่า

Downdrafts และหน้าพายุ

หน้าพายุฝนฟ้าคะนองอันทรงพลัง

ลมพัดลงมาในพายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นที่ระดับความสูงที่อุณหภูมิอากาศต่ำกว่าอุณหภูมิในพื้นที่โดยรอบ และลมพัดลงนี้จะเย็นยิ่งขึ้นไปอีกเมื่อมันเริ่มละลายอนุภาคของการตกตะกอนที่เป็นน้ำแข็งและระเหยหยดเมฆออกไป อากาศในกระแสลมด้านล่างไม่เพียงแต่หนาแน่นกว่าอากาศโดยรอบเท่านั้น แต่ยังมีโมเมนตัมเชิงมุมแนวนอนที่แตกต่างจากอากาศโดยรอบอีกด้วย หากกระแสลมด้านล่างเกิดขึ้น เช่น ที่ระดับความสูง 10 กม. ก็จะถึงพื้นผิวโลกด้วยความเร็วแนวนอนมากกว่าความเร็วลมบนพื้นอย่างเห็นได้ชัด เมื่ออยู่ใกล้พื้นดิน อากาศนี้จะถูกพัดไปข้างหน้าก่อนเกิดพายุฝนฟ้าคะนองด้วยความเร็วที่มากกว่าความเร็วการเคลื่อนที่ของเมฆทั้งหมด นั่นคือเหตุผลที่ผู้สังเกตการณ์ภาคพื้นดินจะรู้สึกถึงการเข้าใกล้ของพายุฝนฟ้าคะนองผ่านการไหลของอากาศเย็น ก่อนที่เมฆฝนฟ้าคะนองจะอยู่เหนือศีรษะด้วยซ้ำ กระแสลมด้านล่างที่แผ่กระจายไปทั่วพื้นดินทำให้เกิดโซนที่มีความลึกตั้งแต่ 500 เมตรถึง 2 กม. โดยมีความแตกต่างที่ชัดเจนระหว่างอากาศเย็นที่ไหลผ่านกับอากาศอุ่นและชื้นซึ่งเป็นที่มาของพายุฝนฟ้าคะนอง การผ่านของหน้าพายุนั้นถูกกำหนดได้ง่ายโดยลมที่เพิ่มขึ้นและอุณหภูมิที่ลดลงอย่างกะทันหัน ภายในห้านาที อุณหภูมิอากาศอาจลดลง 5°C หรือมากกว่านั้น ลมพายุก่อตัวเป็นประตูพายุลักษณะเฉพาะที่มีแกนนอน อุณหภูมิลดลงอย่างรวดเร็ว และทิศทางลมเปลี่ยนแปลง

ในกรณีที่รุนแรง แนวหน้าพายุที่เกิดจากกระแสลมด้านล่างสามารถเข้าถึงความเร็วเกิน 50 เมตร/วินาที ทำให้เกิดความเสียหายต่อบ้านเรือนและพืชผล บ่อยกว่านั้นพายุพายุรุนแรงเกิดขึ้นเมื่อมีพายุฝนฟ้าคะนองเป็นแนวก่อตัวในสภาพลมแรงปานกลางในระดับกลาง ขณะเดียวกันผู้คนอาจคิดว่าการทำลายล้างครั้งนี้เกิดจากพายุทอร์นาโด หากไม่มีพยานที่เห็นเมฆพายุทอร์นาโดรูปกรวยที่มีลักษณะเฉพาะก็สามารถระบุสาเหตุของการทำลายโดยธรรมชาติของการทำลายล้างที่เกิดจากลมได้ ในพายุทอร์นาโด การทำลายล้างจะเกิดขึ้นในรูปแบบวงกลม และพายุฝนฟ้าคะนองที่เกิดจากกระแสลมด้านล่างทำให้เกิดการทำลายล้างในทิศทางเดียวเป็นหลัก อากาศเย็นมักจะตามมาด้วยฝนตก ในบางกรณี เม็ดฝนจะระเหยไปจนหมดเมื่อตกลงมา ส่งผลให้เกิดพายุฝนฟ้าคะนองแห้ง ในสถานการณ์ตรงกันข้าม โดยทั่วไปของพายุฝนฟ้าคะนองหลายเซลล์และซูเปอร์เซลล์ที่รุนแรง ฝนตกหนักและลูกเห็บเกิดขึ้น ทำให้เกิดน้ำท่วมฉับพลัน

พายุทอร์นาโด

พายุทอร์นาโดเป็นกระแสน้ำวนขนาดเล็กที่มีกำลังแรงอยู่ใต้เมฆฝนฟ้าคะนอง โดยมีแกนตั้งเป็นแนวตั้งโดยประมาณแต่มักจะโค้ง จากขอบนอกถึงศูนย์กลางของพายุทอร์นาโด จะสังเกตได้ว่ามีความดันลดลง 100-200 hPa ความเร็วลมในพายุทอร์นาโดสามารถเกิน 100 เมตร/วินาที และในทางทฤษฎีสามารถเข้าถึงความเร็วของเสียงได้ ในรัสเซีย พายุทอร์นาโดเกิดขึ้นค่อนข้างน้อย แต่สร้างความเสียหายมหาศาล พายุทอร์นาโดความถี่สูงสุดเกิดขึ้นทางตอนใต้ของยุโรปในรัสเซีย

อาบน้ำ

ในพายุฝนฟ้าคะนองขนาดเล็ก ปริมาณน้ำฝนที่รุนแรงสูงสุดในห้านาทีอาจเกิน 120 มม./ชั่วโมง แต่ฝนอื่นๆ ทั้งหมดจะมีความรุนแรงน้อยกว่าตามลำดับ พายุฝนฟ้าคะนองโดยเฉลี่ยทำให้เกิดฝนตกประมาณ 2,000 ลูกบาศก์เมตร แต่พายุฝนฟ้าคะนองขนาดใหญ่สามารถทำให้เกิดปริมาณฝนได้สิบเท่า พายุฝนฟ้าคะนองขนาดใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับระบบการพาความร้อนแบบมีโซสเกลสามารถก่อให้เกิดฝนได้ 10 ถึง 1,000 ล้านลูกบาศก์เมตร

โครงสร้างไฟฟ้าของเมฆฝนฟ้าคะนอง

โครงสร้างประจุของเมฆฝนฟ้าคะนองในภูมิภาคต่างๆ

การกระจายและการเคลื่อนย้ายประจุไฟฟ้าในและรอบๆ เมฆฝนเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา อย่างไรก็ตาม มีความเป็นไปได้ที่จะนำเสนอภาพทั่วไปของการกระจายตัวของประจุไฟฟ้าในระยะการเจริญเติบโตของเมฆ โครงสร้างไดโพลเชิงบวกที่โดดเด่นคือประจุบวกจะอยู่ที่ด้านบนของก้อนเมฆ และประจุลบจะอยู่ด้านล่างภายในก้อนเมฆ ที่ฐานเมฆและด้านล่างมีประจุบวกต่ำกว่า ไอออนในบรรยากาศซึ่งเคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าจะก่อตัวเป็นชั้นคัดกรองที่ขอบเขตของเมฆ เพื่อปกปิดโครงสร้างไฟฟ้าของเมฆจากผู้สังเกตการณ์ภายนอก การวัดแสดงให้เห็นว่าในสภาพทางภูมิศาสตร์ต่างๆ ประจุลบหลักของเมฆฝนฟ้าคะนองอยู่ที่ระดับความสูงโดยมีอุณหภูมิแวดล้อมอยู่ระหว่าง -5 ถึง −17 °C ยิ่งความเร็วของการไหลขึ้นในเมฆสูงขึ้นเท่าใด ตำแหน่งศูนย์กลางของประจุลบก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ความหนาแน่นของประจุอวกาศอยู่ในช่วง 1-10 C/km³ มีพายุฝนฟ้าคะนองเป็นสัดส่วนที่เห็นได้ชัดเจนโดยมีโครงสร้างประจุผกผัน: - ประจุลบในส่วนบนของเมฆและประจุบวกในส่วนในของเมฆ รวมถึงโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งมีประจุพื้นที่สี่โซนขึ้นไป ของขั้วที่แตกต่างกัน

กลไกการใช้พลังงานไฟฟ้า

มีการเสนอกลไกหลายอย่างเพื่ออธิบายการก่อตัวของโครงสร้างไฟฟ้าของเมฆฝนฟ้าคะนองและยังคงเป็นงานวิจัยที่กระตือรือร้นอยู่ สมมติฐานหลักขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าหากอนุภาคเมฆที่มีขนาดใหญ่กว่าและหนักกว่ามีประจุเป็นลบเป็นส่วนใหญ่ และอนุภาคขนาดเล็กที่เบากว่าก็มีประจุบวก การแยกประจุอวกาศออกจากกันเชิงพื้นที่ก็เกิดขึ้นเนื่องจากความจริงที่ว่าอนุภาคขนาดใหญ่ตกลงมาด้วยความเร็วที่สูงกว่า ส่วนประกอบของเมฆขนาดเล็ก โดยทั่วไปกลไกนี้สอดคล้องกับการทดลองในห้องปฏิบัติการที่แสดงการถ่ายเทประจุที่รุนแรงเมื่อเม็ดน้ำแข็ง (เมล็ดพืชเป็นอนุภาคที่มีรูพรุนที่ทำจากหยดน้ำที่แช่แข็ง) หรือลูกเห็บทำปฏิกิริยากับผลึกน้ำแข็งต่อหน้าหยดน้ำที่เย็นจัดเป็นพิเศษ เครื่องหมายและขนาดของประจุที่ถ่ายโอนระหว่างการสัมผัสนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอากาศโดยรอบและปริมาณน้ำในเมฆ แต่ยังขึ้นอยู่กับขนาดของผลึกน้ำแข็ง ความเร็วการชน และปัจจัยอื่นๆ ด้วย การทำงานของกลไกการใช้พลังงานไฟฟ้าอื่น ๆ ก็เป็นไปได้เช่นกัน เมื่อปริมาณประจุไฟฟ้าตามปริมาตรที่สะสมอยู่ในเมฆมีมากเพียงพอ จะเกิดการปล่อยฟ้าผ่าระหว่างบริเวณที่มีประจุที่มีเครื่องหมายตรงกันข้าม การปลดปล่อยยังสามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างเมฆกับพื้นดิน เมฆกับบรรยากาศที่เป็นกลาง หรือเมฆกับชั้นบรรยากาศรอบนอก ในพายุฝนฟ้าคะนองทั่วไป ระหว่างสองในสามถึง 100 เปอร์เซ็นต์ของการปล่อยประจุนั้นเป็นการปล่อยประจุภายในคลาวด์ อินเตอร์คลาวด์ หรือการปล่อยจากคลาวด์สู่อากาศ ส่วนที่เหลือเป็นการปล่อยจากเมฆสู่พื้น ใน ปีที่ผ่านมาเห็นได้ชัดว่าฟ้าผ่าสามารถเกิดขึ้นได้ปลอมในกลุ่มเมฆ ซึ่งภายใต้สภาวะปกติจะไม่พัฒนาไปสู่ระดับพายุฝนฟ้าคะนอง ในเมฆที่มีโซนไฟฟ้าและสร้างสนามไฟฟ้า ฟ้าผ่าสามารถเกิดขึ้นได้จากภูเขา อาคารสูง เครื่องบิน หรือจรวดที่พบว่าตัวเองอยู่ในโซนของสนามไฟฟ้ากำลังแรง

ซาร์นิตซา - แสงวาบทันทีบนขอบฟ้าในช่วงพายุฝนฟ้าคะนองที่อยู่ห่างไกล

ในระหว่างที่เกิดฟ้าผ่า จะไม่ได้ยินเสียงฟ้าร้องดังขึ้นในระยะไกล แต่คุณสามารถเห็นแสงวาบของฟ้าผ่า ซึ่งแสงดังกล่าวจะสะท้อนจากเมฆคิวมูโลนิมบัส (ส่วนใหญ่เป็นยอดของเมฆ) ปรากฏการณ์นี้จะสังเกตได้ในความมืด ส่วนใหญ่หลังจากวันที่ 5 กรกฎาคม ระหว่างการเก็บเกี่ยวธัญพืช ดังนั้น ฟ้าแลบจึงมักถูกกำหนดเวลาให้ตรงกับปลายฤดูร้อน ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการเก็บเกี่ยว และบางครั้งเรียกว่าคนทำขนมปัง

พายุหิมะ

แผนผังการก่อตัวของพายุฝนฟ้าคะนองหิมะ

พายุฝนฟ้าคะนองหิมะ (รวมถึงพายุฝนฟ้าคะนองด้วยหิมะ) คือพายุฝนฟ้าคะนองซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทางอุตุนิยมวิทยาที่หายากมากซึ่งเกิดขึ้นในโลกปีละ 5-6 ครั้ง แทนที่จะเป็นฝนตกหนัก หิมะตก ฝนเยือกแข็ง หรือเม็ดน้ำแข็งตกลงมา คำนี้ใช้ในวิทยาศาสตร์ยอดนิยมและวรรณกรรมต่างประเทศเป็นหลัก ฟ้าร้อง). ไม่มีคำดังกล่าวในอุตุนิยมวิทยามืออาชีพของรัสเซีย ในกรณีเช่นนี้ จะสังเกตเห็นพายุฝนฟ้าคะนองและหิมะตกหนักพร้อมกัน

กรณีของพายุฝนฟ้าคะนองในฤดูหนาวมีการระบุไว้ในพงศาวดารรัสเซียโบราณ: พายุฝนฟ้าคะนองในฤดูหนาวในปี 1383 (มี "ฟ้าร้องที่แย่มากและลมบ้าหมูที่รุนแรง") ในปี 1396 (ในมอสโกเมื่อวันที่ 25 ธันวาคม "... มีฟ้าร้องและเมฆก็ จากประเทศเที่ยงวัน”) ในปี 1447 (ใน Novgorod เมื่อวันที่ 13 พฤศจิกายน "... ในเวลาเที่ยงคืนมีฟ้าร้องและฟ้าผ่าครั้งใหญ่") ในปี 1491 (ใน Pskov เมื่อวันที่ 2 มกราคม ได้ยินเสียงฟ้าร้อง)

กระบวนการเกิดฟ้าผ่ายังได้รับการศึกษาค่อนข้างดี วิทยาศาสตร์สมัยใหม่. เชื่อกันว่าในกรณีส่วนใหญ่ (90%) การปล่อยประจุระหว่างเมฆกับพื้นดินจะมีประจุลบ ที่เหลืออีก พันธุ์หายากการปล่อยฟ้าผ่าสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภท:

การปล่อยจากพื้นดินสู่เมฆนั้นเป็นลบ
ฟ้าผ่าเชิงบวกจากเมฆสู่พื้นดิน
แฟลชจากพื้นดินไปยังก้อนเมฆที่มีประจุบวก

การปล่อยประจุส่วนใหญ่จะถูกบันทึกไว้ภายในเมฆเดียวกันหรือระหว่างเมฆฝนฟ้าคะนองต่างกัน

การเกิดฟ้าผ่า: ทฤษฎีกระบวนการ

การก่อตัวของการปล่อยฟ้าผ่า: 1 = ประมาณ 6,000 เมตร และ -30°C, 2 = 15,000 เมตร และ -30°C

การปล่อยกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศหรือฟ้าผ่าระหว่างโลกและท้องฟ้าเกิดขึ้นจากการรวมกันและการมีอยู่ของเงื่อนไขที่จำเป็นบางประการ ซึ่งสิ่งที่สำคัญที่สุดคือการปรากฏของการพาความร้อน นี่เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่มวลอากาศที่ค่อนข้างอบอุ่นและชื้นถูกพัดพาโดยกระแสน้ำจากน้อยไปมากไปยังชั้นบนของบรรยากาศ ในเวลาเดียวกันความชื้นที่มีอยู่ในนั้นจะกลายเป็นสถานะการรวมตัวที่เป็นของแข็ง - น้ำแข็ง แนวพายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นเมื่อเมฆคิวมูโลนิมบัสตั้งอยู่ที่ระดับความสูงมากกว่า 15,000 เมตร และกระแสน้ำที่ไหลขึ้นมาจากพื้นดินมีความเร็วสูงสุดถึง 100 กม./ชม. การพาความร้อนทำให้เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง เนื่องจากลูกเห็บขนาดใหญ่จากส่วนล่างของเมฆชนกันและเสียดสีกับพื้นผิวของก้อนน้ำแข็งที่เบากว่าที่ด้านบน

ค่าธรรมเนียม Thundercloud และการกระจาย

ประจุลบและประจุบวก: 1 = ลูกเห็บ, 2 = ผลึกน้ำแข็ง

การศึกษาจำนวนมากยืนยันว่าลูกเห็บที่ตกลงมาหนักกว่าซึ่งเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิอากาศอุ่นกว่า - 15 ° C นั้นมีประจุลบ ในขณะที่ผลึกน้ำแข็งเบา ๆ ที่เกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิอากาศเย็นลง - 15 ° C มักจะมีประจุบวก กระแสลมที่เพิ่มขึ้นจากพื้นดินยกแสงบวก น้ำแข็งลอยขึ้นสู่ชั้นที่สูงขึ้น ลูกเห็บเชิงลบไปยังส่วนกลางของเมฆ และแบ่งเมฆออกเป็นสามส่วน:

โซนบนสุดที่มีประจุบวก
โซนกลางหรือส่วนกลางมีประจุลบบางส่วน
อันล่างที่มีประจุบวกบางส่วน

นักวิทยาศาสตร์อธิบายพัฒนาการของฟ้าผ่าในเมฆโดยข้อเท็จจริงที่ว่าอิเล็กตรอนถูกกระจายในลักษณะที่ส่วนบนมีประจุบวก และตรงกลางและส่วนล่างบางส่วนมีประจุลบ บางครั้งตัวเก็บประจุประเภทนี้จะคายประจุออกมา ฟ้าผ่าที่เกิดขึ้นในส่วนลบของเมฆเคลื่อนตัวไปยังพื้นบวก ในกรณีนี้ ความแรงของสนามที่จำเป็นสำหรับการปล่อยฟ้าผ่าควรอยู่ในช่วง 0.5-10 กิโลโวลต์/ซม. ค่านี้ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติการเป็นฉนวนของอากาศ

การกระจายการปล่อย: 1 = ประมาณ 6,000 เมตร, 2 = สนามไฟฟ้า

การคำนวณต้นทุน

วัตถุของเรา

JSC "Mosvodokanal" ศูนย์กีฬาและสันทนาการของบ้านพักตากอากาศ "Pyalovo"

ที่อยู่ของวัตถุ:ภูมิภาคมอสโก, เขต Mytishchi, หมู่บ้าน ปรัสซี่, 25

ประเภทของงาน:การออกแบบและติดตั้งระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก

องค์ประกอบของการป้องกันฟ้าผ่า:มีการวางตาข่ายป้องกันฟ้าผ่าตามหลังคาเรียบของโครงสร้างที่ได้รับการป้องกัน ท่อปล่องไฟสองท่อได้รับการปกป้องโดยการติดตั้งสายล่อฟ้าที่มีความยาว 2,000 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 16 มม. เหล็กชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 มม. (ส่วน 50 ตร. มม. ตาม RD 34.21.122-87) ถูกใช้เป็นตัวนำฟ้าผ่า ตัวนำลงจะวางอยู่ด้านหลังท่อระบายน้ำบนที่หนีบที่มีขั้วหนีบ สำหรับตัวนำลง จะใช้ตัวนำที่ทำจากเหล็กชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8 มม.

GTPP เทเรชโคโว

ที่อยู่ของวัตถุ:เมืองมอสโก. ทางหลวง Borovskoe เขตชุมชน "Tereshkovo"

ประเภทของงาน:การติดตั้งระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก (ส่วนป้องกันฟ้าผ่าและสายดินลง)

เครื่องประดับ:

การดำเนินการ:ปริมาณตัวนำเหล็กชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อนสำหรับโครงสร้างทั้ง 13 หลังภายในโรงงานมีจำนวนรวม 21,5000 เมตร บนหลังคามีตาข่ายป้องกันฟ้าผ่าที่มีระยะเซลล์ 5x5 ม. และติดตั้งตัวนำลง 2 ตัวที่มุมอาคาร ตัวยึดผนัง, ตัวเชื่อมต่อระดับกลาง, ตัวยึดสำหรับหลังคาเรียบพร้อมคอนกรีตและขั้วต่อความเร็วสูงใช้เป็นองค์ประกอบยึด

โรงงาน Solnechnogorsk "EUROPLAST"

ที่อยู่ของวัตถุ:ภูมิภาคมอสโก, เขต Solnechnogorsk, หมู่บ้าน ราดัมยา.

ประเภทของงาน:การออกแบบระบบป้องกันฟ้าผ่าสำหรับอาคารอุตสาหกรรม

เครื่องประดับ:ผลิตโดย OBO Bettermann

การเลือกระบบป้องกันฟ้าผ่า:การป้องกันฟ้าผ่าของอาคารทั้งหมดดำเนินการตามประเภท III ในรูปแบบของตาข่ายป้องกันฟ้าผ่าที่ทำจากตัวนำสังกะสีจุ่มร้อน Rd8 ที่มีระยะเซลล์ 12x12 ม. ตัวนำป้องกันฟ้าผ่าวางอยู่ด้านบนของหลังคาบนที่ยึด สำหรับหลังคาอ่อนที่ทำจากพลาสติกที่มีน้ำหนักคอนกรีต เพิ่มการป้องกันอุปกรณ์ชั้นล่างของหลังคาด้วยการติดตั้งสายล่อฟ้าหลายเส้นซึ่งประกอบด้วยสายล่อฟ้า ในฐานะที่เป็นสายล่อฟ้าให้ใช้เหล็กชุบสังกะสีแบบจุ่มร้อน Rd16 ที่มีความยาว 2000 มม.

ตึกแมคโดนัลด์

ที่อยู่ของวัตถุ:ภูมิภาคมอสโก, โดโมเดโดโว, ทางหลวง M4-Don

ประเภทของงาน:ผลิตและติดตั้งระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก

เครื่องประดับ:ผลิตโดย J. Propster

ตั้งค่าเนื้อหา:ตาข่ายป้องกันฟ้าผ่าทำจากตัวนำ Rd8, 50 sq. mm, SGC; สายล่อฟ้าอะลูมิเนียม Rd16 L=2000 มม. ขั้วต่อสากล Rd8-10/Rd8-10, SGC; ขั้วต่อระดับกลาง Rd8-10/Rd16, Al; ที่ยึดผนัง Rd8-10, SGC; เทอร์มินัลเทอร์มินัล SGC; ที่ยึดพลาสติกบนหลังคาเรียบพร้อมฝาปิด (พร้อมคอนกรีต) สำหรับตัวนำสังกะสี Rd8 แท่งฉนวน d=16 L=500 มม.

กระท่อมส่วนตัวทางหลวง Novorizhskoe

ที่อยู่ของวัตถุ:ภูมิภาคมอสโก, ทางหลวง Novorizhskoe, หมู่บ้านกระท่อม

ประเภทของงาน:ผลิตและติดตั้งระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก

เครื่องประดับผลิตโดย Dehn

ข้อมูลจำเพาะ:ตัวนํา Rd8 ทําจากเหล็กชุบสังกะสี, ตัวนําทองแดง Rd8, ตัวจับทองแดง Rd8-10 (รวมถึงตัวสัน), ขั้วต่อสากล Rd8-10 ทําจากเหล็กชุบสังกะสี, ตัวจับขั้ว Rd8-10 ทําจากทองแดงและสแตนเลส, ขั้วต่อแบบเกลียวทองแดง Rd8- 10 , ขั้วต่อกลางชนิดไบเมทัลลิก Rd8-10/Rd8-10, เทปและแคลมป์สำหรับยึดเทปกับท่อระบายน้ำทองแดง

บ้านส่วนตัวอิกชา

ที่อยู่ของวัตถุ:ภูมิภาคมอสโก หมู่บ้าน Iksha

ประเภทของงาน:การออกแบบและติดตั้งระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอก สายดิน และระบบปรับสมดุลศักย์ไฟฟ้า

เครื่องประดับ:บี-เอส-เทคนิค, Citel.

การป้องกันฟ้าผ่าภายนอก:สายล่อฟ้าทำจากทองแดง, ตัวนำทองแดงที่มีความยาวรวม 250 ม., ตัวยึดหลังคาและส่วนหน้า, องค์ประกอบเชื่อมต่อ

การป้องกันฟ้าผ่าภายใน: Arrester DUT250VG-300/G TNC ผลิตโดย CITEL GmbH

สายดิน:สายดินทำจากเหล็กอาบสังกะสี Rd20 12 ตัว พร้อมตัวเชื่อม แถบเหล็ก Fl30 ยาวรวม 65 ม. ขั้วต่อแบบไขว้

บ้านส่วนตัวทางหลวง Yaroslavskoe

ที่อยู่ของวัตถุ:ภูมิภาคมอสโก, เขต Pushkinsky, ทางหลวง Yaroslavkoe, หมู่บ้านกระท่อม

ประเภทของงาน:การออกแบบและติดตั้งระบบป้องกันฟ้าผ่าและสายดินภายนอก

เครื่องประดับผลิตโดย Dehn

องค์ประกอบของชุดป้องกันฟ้าผ่าสำหรับโครงสร้าง:ตัวนำ Rd8, 50 ตร. มม. ทองแดง แคลมป์รัดท่อ Rd8-10; สายล่อฟ้า Rd16 L=3000 มม. ทองแดง; แท่งกราวด์ Rd20 L=1500 มม., SGC; แถบ Fl30 25x4 (50 ม.) เหล็กชุบสังกะสี สายดิน DUT250VG-300/G TNC, CITEL GmbH

อาณาเขต "Noginsk-Technopark" อาคารการผลิตและคลังสินค้าพร้อมสำนักงานและสิ่งอำนวยความสะดวก

ที่อยู่ของวัตถุ:ภูมิภาคมอสโก, เขต Noginsky

ประเภทของงาน:ผลิตและติดตั้งระบบป้องกันฟ้าผ่าภายนอกและระบบสายดิน

เครื่องประดับ:เจ. พรอพสเตอร์.

การป้องกันฟ้าผ่าภายนอก:บนหลังคาเรียบของอาคารที่มีการป้องกัน ตาข่ายตัวนําลจอฟฉาที่มีระยะพิทช์ของเซลล์ 10 x 10 ม. บังช่องรับแสงได้รับการปกป้องโดยการติดตั้งแท่งตัวนําลจอฟฉาจำนวน 9 แท่งที่มีความยาว 2,000 มม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 16 มม. ไว้บนนั้น .

ตัวนำลง:พวกเขาวางใน "พาย" ของอาคารด้านหน้าจำนวน 16 ชิ้น สำหรับตัวนำดาวน์ จะใช้ตัวนำเหล็กชุบสังกะสีในปลอกพีวีซีที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 มม.

สายดิน:ทำในรูปแบบของวงจรวงแหวนที่มีตัวนำกราวด์แนวนอนในรูปแบบของแถบสังกะสี 40x4 มม. และแท่งกราวด์ลึก Rd20 ยาว L 2x1500 มม.

วัตถุทั้งหมด

ข่าว

YouTube สารานุกรม

1 / 5

√ ทำไม: พายุฝนฟ้าคะนองคืออะไร การ์ตูนการศึกษาสำหรับเด็ก

ú ที่คุณสามารถมองเห็นลูกบอลสายฟ้าได้ที่ไหน

út บอลสายฟ้า / สไปรท์ เอลฟ์ เจ็ตส์ / ปรากฏการณ์พายุฝนฟ้าคะนอง

út จะเกิดอะไรขึ้นถ้าสายฟ้าฟาดลงแม่น้ำ

√ แข็งแกร่งในพายุฝนฟ้าคะนอง ในน้ำ และในโคลน! บนสกู๊ตเตอร์ไฟฟ้า ZAXBOARD AVATAR / Arstyle /

คำบรรยาย

ภูมิศาสตร์ของพายุฝนฟ้าคะนอง

ในเวลาเดียวกัน มีพายุฝนฟ้าคะนองบนโลกประมาณหนึ่งพันห้าพันครั้ง ความเข้มเฉลี่ยของการปล่อยประจุประมาณ 100 ครั้งต่อวินาที พายุฝนฟ้าคะนองกระจายไม่เท่ากันทั่วพื้นผิวโลก มีพายุฝนฟ้าคะนองในมหาสมุทรน้อยกว่าทั่วทั้งทวีปประมาณสิบเท่า ประมาณ 78% ของการปล่อยฟ้าผ่าทั้งหมดกระจุกตัวอยู่ในเขตร้อนและเส้นศูนย์สูตร (จากละติจูด 30° เหนือไปจนถึงละติจูด 30° ใต้) การเกิดพายุฝนฟ้าคะนองสูงสุดเกิดขึ้นในแอฟริกากลาง ในบริเวณขั้วโลกของอาร์กติก แอนตาร์กติก และเหนือขั้วโลก แทบไม่มีพายุฝนฟ้าคะนองเลย ความรุนแรงของพายุฝนฟ้าคะนองตามดวงอาทิตย์ โดยพายุฝนฟ้าคะนองจะเกิดขึ้นสูงสุดในฤดูร้อน (ที่ละติจูดกลาง) และในช่วงเวลากลางวัน พายุฝนฟ้าคะนองที่บันทึกไว้ขั้นต่ำเกิดขึ้นก่อนพระอาทิตย์ขึ้น ลักษณะทางภูมิศาสตร์ของพื้นที่ยังได้รับอิทธิพลจากพายุฝนฟ้าคะนองอีกด้วย ศูนย์พายุฝนฟ้าคะนองกำลังแรงตั้งอยู่ในพื้นที่ภูเขาของเทือกเขาหิมาลัยและเทือกเขาเทือกเขา

จำนวนวันเฉลี่ยต่อปีที่มีพายุฝนฟ้าคะนองในบางเมืองของรัสเซีย:

เมือง	จำนวนวันที่มีพายุฝนฟ้าคะนอง
อาร์คันเกลสค์	20
แอสตราคาน	14
บาร์นาอูล	32
บลาโกเวชเชนสค์	28
ไบรอันสค์	28
วลาดิวอสต็อก	13
โวลโกกราด	21
โวโรเนจ	26
เอคาเทรินเบิร์ก	28
อีร์คุตสค์	15
คาซาน	28
คาลินินกราด	18
ครัสโนยาสค์	24
มอสโก	24
มูร์มันสค์	4
นิจนี นอฟโกรอด	28
โนโวซีบีสค์	20
ออมสค์	27
โอเรนเบิร์ก	28
เปโตรปาฟลอฟสค์-คัมชัตสกี	1
รอสตอฟ-ออน-ดอน	31
ซามารา	25
เซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก	16
ซาราตอฟ	28
โซชิ	50
สตาฟโรปอล	26
ซิคตึฟคาร์	25
ตอมสค์	24
อูฟา	31
คาบารอฟสค์	25
คันตี-มานซีสค์	20
เชเลียบินสค์	24
ชิตะ	27
ยูจโน-ซาฮาลินสค์	7
ยาคุตสค์	12

ขั้นตอนของการพัฒนาเมฆฝนฟ้าคะนอง

เงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการเกิดเมฆฝนฟ้าคะนองคือการมีเงื่อนไขในการพัฒนาการพาความร้อนหรือกลไกอื่นที่ทำให้เกิดการไหลของความชื้นขึ้นด้านบนเพียงพอสำหรับการก่อตัวของฝน และการมีอยู่ของโครงสร้างที่เมฆบางส่วน อนุภาคมีสถานะเป็นของเหลว และบางส่วนมีสถานะเป็นน้ำแข็ง การหมุนเวียนที่นำไปสู่การพัฒนาของพายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นในกรณีต่อไปนี้:

ด้วยความร้อนที่ไม่สม่ำเสมอของชั้นอากาศบนพื้นผิวเหนือพื้นผิวด้านล่างที่แตกต่างกัน เช่น เหนือผิวน้ำและพื้นดินเนื่องจากอุณหภูมิของน้ำและดินแตกต่างกัน ในเมืองใหญ่ ความเข้มข้นของการพาความร้อนจะสูงกว่าในบริเวณใกล้เคียงเมืองมาก
เมื่ออากาศอุ่นลอยขึ้นหรือถูกแทนที่ด้วยอากาศเย็นที่ด้านหน้าชั้นบรรยากาศ การพาความร้อนในชั้นบรรยากาศที่ส่วนหน้าของชั้นบรรยากาศจะรุนแรงกว่าและบ่อยกว่าการพาความร้อนภายในมวลมาก บ่อยครั้งที่การพาความร้อนด้านหน้าเกิดขึ้นพร้อมกันกับเมฆนิมโบสเตรตัสและการตกตะกอนแบบปกคลุม ซึ่งบดบังเมฆคิวมูโลนิมบัสที่กำลังพัฒนา
เมื่ออากาศลอยขึ้นในพื้นที่ภูเขา แม้แต่ระดับความสูงเล็กๆ ในพื้นที่ก็นำไปสู่การก่อตัวของเมฆที่เพิ่มขึ้น (เนื่องจากการพาความร้อนแบบบังคับ) ภูเขาสูงสร้างเงื่อนไขที่ยากลำบากเป็นพิเศษสำหรับพัฒนาการของการพาความร้อน และมักจะเพิ่มความถี่และความเข้มข้นของมันเสมอ

การจำแนกประเภทของเมฆฝนฟ้าคะนอง

ในศตวรรษที่ 20 พายุฝนฟ้าคะนองถูกจำแนกตามเงื่อนไขการก่อตัว: มวลภายใน หน้าผาก หรือ orographic ในปัจจุบัน เป็นเรื่องปกติมากขึ้นที่จะจำแนกพายุฝนฟ้าคะนองตามลักษณะของพายุฝนฟ้าคะนอง และลักษณะเหล่านี้ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมทางอุตุนิยมวิทยาที่พายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้น
เงื่อนไขหลักที่จำเป็นในการก่อตัวของเมฆฝนฟ้าคะนองคือสภาวะความไม่แน่นอนของชั้นบรรยากาศซึ่งก่อให้เกิดกระแสลมขึ้น เมฆฝนฟ้าคะนองประเภทต่างๆ ก่อตัวขึ้น ขึ้นอยู่กับขนาดและพลังของกระแสดังกล่าว

เซลล์เดียว

เมฆคิวมูโลนิมบัสเซลล์เดียว (Cb) ก่อตัวในวันที่มีลมต่ำในสนามความกดอากาศที่มีความลาดชันต่ำ เรียกอีกอย่างว่าอินทราแมสหรือท้องถิ่น ประกอบด้วยเซลล์หมุนเวียนซึ่งมีการไหลขึ้นในส่วนกลาง สามารถเข้าถึงพายุฝนฟ้าคะนองและลูกเห็บที่รุนแรง และพังทลายลงอย่างรวดเร็วเมื่อมีฝนตก ขนาดของเมฆดังกล่าวคือ: แนวขวาง - 5-20 กม., แนวตั้ง - 8-12 กม., อายุการใช้งาน - ประมาณ 30 นาที, บางครั้งอาจนานถึง 1 ชั่วโมง ไม่มีการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศที่สำคัญหลังเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง
การก่อตัวของเมฆเริ่มต้นด้วยการก่อตัวของเมฆคิวมูลัสในสภาพอากาศปกติ (คิวมูลัส ฮิวมิลิส) ภายใต้สภาวะที่เอื้ออำนวย เมฆคิวมูลัสที่เกิดขึ้นจะเติบโตอย่างรวดเร็วทั้งในแนวตั้งและแนวนอน ในขณะที่กระแสน้ำขึ้นนั้นตั้งอยู่เกือบทั่วทั้งปริมาตรของเมฆ และเพิ่มขึ้นจาก 5 เมตร/วินาที เป็น 15-20 เมตร/วินาที Downdrafts อ่อนแอมาก อากาศโดยรอบแทรกซึมเข้าไปในเมฆอย่างแข็งขันเนื่องจากการปะปนกันที่ขอบเขตและด้านบนของเมฆ เมฆเข้าสู่ระยะกลางคิวมูลัส (Cumulus mediocris) หยดน้ำที่เล็กที่สุดเกิดขึ้นจากการควบแน่นในเมฆดังกล่าวรวมเป็นหยดน้ำที่มีขนาดใหญ่กว่า ซึ่งถูกกระแสน้ำอันทรงพลังพัดพาขึ้นด้านบน เมฆยังคงเป็นเนื้อเดียวกัน ประกอบด้วยหยดน้ำที่ไหลจากน้อยไปหามาก โดยไม่มีฝนตกลงมา ที่ด้านบนสุดของเมฆ เมื่ออนุภาคของน้ำเข้าสู่โซนอุณหภูมิติดลบ หยดจะค่อยๆ เริ่มกลายเป็นผลึกน้ำแข็ง เมฆเข้าสู่ขั้นเมฆคิวมูลัสอันทรงพลัง (Cumulus congestus) องค์ประกอบแบบผสมของเมฆนำไปสู่การขยายองค์ประกอบเมฆและการสร้างเงื่อนไขสำหรับการตกตะกอนและการก่อตัวของการปล่อยฟ้าผ่า เมฆดังกล่าวเรียกว่าคิวมูโลนิมบัส (Cumulonimbus) หรือ (โดยเฉพาะ) คิวมูโลนิมบัสหัวล้าน (Cumulonimbus calvus) กระแสน้ำในแนวตั้งสูงถึง 25 เมตร/วินาที และระดับยอดเขาสูงถึง 7-8 กม.
อนุภาคของการตกตะกอนที่ระเหยไปทำให้อากาศโดยรอบเย็นลง ซึ่งส่งผลให้กระแสลมด้านล่างมีความเข้มข้นมากขึ้น ในระยะการเจริญเติบโต กระแสอากาศทั้งขึ้นและลงจะปรากฏบนคลาวด์พร้อมกัน
เมื่อถึงขั้นพังทลายของเมฆ กระแสน้ำลงมาจะมีอิทธิพลเหนือกว่า ซึ่งค่อยๆ ปกคลุมเมฆทั้งหมด

พายุฝนฟ้าคะนองแบบหลายเซลล์

นี่เป็นพายุฝนฟ้าคะนองประเภทที่พบบ่อยที่สุดที่เกี่ยวข้องกับการรบกวนระดับมีโซสเกล (มีขนาด 10 ถึง 1,000 กม.) คลัสเตอร์หลายเซลล์ประกอบด้วยกลุ่มของเซลล์พายุฝนฟ้าคะนองที่เคลื่อนที่เป็นหน่วยเดียว แม้ว่าแต่ละเซลล์ในคลัสเตอร์จะอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาของทันเดอร์คลาวด์ที่แตกต่างกันก็ตาม เซลล์พายุฝนฟ้าคะนองที่เจริญเต็มที่มักตั้งอยู่ในส่วนกลางของกระจุก และเซลล์ที่สลายตัวจะอยู่ทางด้านใต้ลมของกระจุก พวกมันมีขนาดตามขวาง 20-40 กม. ยอดเขามักจะสูงถึงโทรโพพอสและเจาะเข้าไปในสตราโตสเฟียร์ พายุฝนฟ้าคะนองแบบหลายเซลล์อาจทำให้เกิดลูกเห็บ ฝนตก และลมกระโชกแรงที่ค่อนข้างอ่อน แต่ละเซลล์ในกระจุกหลายเซลล์ยังคงเจริญเต็มที่เป็นเวลาประมาณ 20 นาที คลัสเตอร์หลายเซลล์สามารถดำรงอยู่ได้หลายชั่วโมง พายุฝนฟ้าคะนองประเภทนี้มักจะรุนแรงกว่าพายุฝนฟ้าคะนองแบบเซลล์เดียว แต่จะอ่อนกว่าพายุฝนฟ้าคะนองแบบซูเปอร์เซลล์มาก

พายุฝนฟ้าคะนองเชิงเส้นหลายเซลล์ (เส้นพายุ)

พายุฝนฟ้าคะนองเชิงเส้นหลายเซลล์เป็นแนวพายุฝนฟ้าคะนองที่มีลมกระโชกแรงเป็นแนวยาวและได้รับการพัฒนามาอย่างดีที่ขอบนำของส่วนหน้า เส้นพายุอาจต่อเนื่องหรือมีช่องว่าง เส้นหลายเซลล์ที่เข้าใกล้ปรากฏเป็นกำแพงเมฆมืด ซึ่งปกติจะปกคลุมเส้นขอบฟ้าทางฝั่งตะวันตก (ในซีกโลกเหนือ) กระแสลมขึ้น/ลงจำนวนมากที่มีระยะห่างกันอย่างใกล้ชิดช่วยให้เราสามารถจัดกลุ่มพายุฝนฟ้าคะนองที่ซับซ้อนนี้ให้เป็นหลายเซลล์ได้ แม้ว่าโครงสร้างของพายุฝนฟ้าคะนองจะแตกต่างอย่างมากจากพายุฝนฟ้าคะนองแบบคลัสเตอร์หลายเซลล์ก็ตาม เส้นพายุอาจทำให้เกิดลูกเห็บขนาดใหญ่ (เส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 2 ซม.) และฝนตกหนัก แต่เป็นที่รู้กันว่าทำให้เกิดลมพัดแรงและลมเฉือนที่เป็นอันตรายต่อการบิน เส้นพายุมีลักษณะคล้ายกับหน้าหนาว แต่เป็นผลจากพายุฝนฟ้าคะนองในท้องถิ่น มักมีแนวพายุเกิดขึ้นก่อนแนวหน้าหนาว ในภาพเรดาร์ ระบบนี้มีลักษณะคล้ายกับเสียงสะท้อนแบบคันธนู ปรากฏการณ์นี้เป็นเรื่องปกติสำหรับอเมริกาเหนือ โดยในยุโรปและดินแดนยุโรปของรัสเซียจะพบไม่บ่อยนัก

พายุฝนฟ้าคะนองซูเปอร์เซลล์

ซูเปอร์เซลล์คือเมฆสายฟ้าที่มีการจัดระเบียบอย่างสูงที่สุด เมฆ Supercell ค่อนข้างหายาก แต่เป็นภัยคุกคามที่ยิ่งใหญ่ที่สุดต่อสุขภาพของมนุษย์ ชีวิต และทรัพย์สินของพวกเขา ซูเปอร์เซลล์คลาวด์นั้นคล้ายคลึงกับคลาวด์เซลล์เดียวตรงที่ทั้งสองมีโซนของการอัปดราฟท์เหมือนกัน ความแตกต่างอยู่ที่ขนาดของซูเปอร์เซลล์: เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 50 กม. ความสูง - 10-15 กม. (บ่อยครั้งที่ขอบเขตบนทะลุผ่านสตราโตสเฟียร์) ด้วยทั่งครึ่งวงกลมอันเดียว ความเร็วของการไหลขึ้นในเมฆซุปเปอร์เซลล์นั้นสูงกว่าเมฆฝนฟ้าคะนองประเภทอื่นมาก: สูงถึง 40-60 เมตร/วินาที คุณลักษณะหลักที่ทำให้คลาวด์ซูเปอร์เซลล์แตกต่างจากคลาวด์ประเภทอื่นๆ คือการมีอยู่ของการหมุน กระแสลมขึ้นที่หมุนวนในเมฆซุปเปอร์เซลล์ (เรียกว่ามีโซไซโคลนในคำศัพท์เรดาร์) ทำให้เกิดปรากฏการณ์สภาพอากาศสุดขั้ว เช่น ลูกเห็บขนาดใหญ่ (เส้นผ่านศูนย์กลาง 2-5 ซม. บางครั้งอาจมากกว่านั้น) ลมพายุที่มีความเร็วสูงสุด 40 เมตร/วินาที และพายุทอร์นาโดทำลายล้างที่รุนแรง สภาพแวดล้อมเป็นปัจจัยสำคัญในการก่อตัวของซูเปอร์เซลล์คลาวด์ จำเป็นต้องมีความไม่แน่นอนของการหมุนเวียนของอากาศที่รุนแรงมาก อุณหภูมิอากาศใกล้พื้นดิน (ก่อนเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง) ควรอยู่ที่ +27...+30 ขึ้นไป แต่เงื่อนไขหลักที่จำเป็นคือลมที่มีทิศทางแปรผันทำให้เกิดการหมุน สภาวะดังกล่าวเกิดขึ้นได้ด้วยแรงเฉือนของลมในชั้นโทรโพสเฟียร์ตรงกลาง ปริมาณน้ำฝนที่ก่อตัวขึ้นในกระแสลมพัดพาไปตามระดับบนของเมฆโดยการไหลที่รุนแรงเข้าสู่โซนกระแสลมล่าง ดังนั้นโซนของกระแสขึ้นและลงจะถูกแยกออกจากกันในอวกาศซึ่งทำให้มั่นใจได้ถึงอายุการใช้งานของคลาวด์เป็นระยะเวลานาน โดยปกติแล้วจะมีฝนตกปรอยๆ ที่ขอบนำของเมฆซุปเปอร์เซลล์ ฝนตกหนักเกิดขึ้นใกล้กับเขตกระแสลมพัดขึ้น และมีฝนตกหนักที่สุดและลูกเห็บขนาดใหญ่เกิดขึ้นทางตะวันออกเฉียงเหนือของเขตกระแสลมหลัก สภาวะที่อันตรายที่สุดจะพบได้ใกล้กับบริเวณกระแสลมพัดหลัก (โดยปกติจะอยู่ทางด้านหลังของพายุ)

ลักษณะทางกายภาพของเมฆฝนฟ้าคะนอง

การศึกษาเครื่องบินและเรดาร์แสดงให้เห็นว่าห้องพายุฝนฟ้าคะนองเดียวมักจะสูงถึงระดับความสูงประมาณ 8-10 กม. และมีชีวิตอยู่ได้ประมาณ 30 นาที พายุฝนฟ้าคะนองที่อยู่ห่างไกลมักประกอบด้วยหลายช่องในระยะต่างๆ ของการพัฒนาและกินเวลาประมาณหนึ่งชั่วโมง พายุฝนฟ้าคะนองขนาดใหญ่อาจมีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายสิบกิโลเมตร จุดสูงสุดสามารถสูงถึง 18 กม. และคงอยู่ได้นานหลายชั่วโมง

กระแสขึ้นและลง

พายุ

ในพายุฝนฟ้าคะนองบางช่วง อากาศที่ตกลงมาอย่างรุนแรงเกิดขึ้น ทำให้เกิดลมทำลายล้างบนพื้นผิวโลก downdrafts ดังกล่าวเรียกว่า squall หรือ microsqualls ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับขนาดของมัน ลมพายุที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 4 กม. สามารถสร้างลมได้เร็วถึง 60 เมตรต่อวินาที ไมโครสควอลมีขนาดเล็กกว่า แต่สร้างความเร็วลมได้สูงถึง 75 เมตร/วินาที หากพายุฝนฟ้าคะนองที่เกิดจากพายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้นจากอากาศที่อบอุ่นและชื้นเพียงพอ พายุขนาดเล็กก็จะมีฝนตกหนักตามมาด้วย อย่างไรก็ตาม หากพายุฝนฟ้าคะนองก่อตัวจากอากาศแห้ง ฝนอาจระเหยไปในขณะที่ตกลงมา (แถบฝนในอากาศหรือ virga) และไมโครสควอลล์จะแห้ง Downdrafts เป็นอันตรายร้ายแรงสำหรับเครื่องบิน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการบินขึ้นหรือลงจอด เนื่องจากลมดังกล่าวสร้างลมเข้าใกล้พื้นโดยมีการเปลี่ยนแปลงความเร็วและทิศทางอย่างกะทันหัน

การพัฒนาในแนวตั้ง

ความปั่นป่วน

ความเคลื่อนไหว

ความเร็วและการเคลื่อนที่ของเมฆฝนฟ้าคะนองขึ้นอยู่กับทิศทางของลม โดยหลักแล้ว ปฏิกิริยาระหว่างกระแสลมขึ้นและลงของเมฆกับกระแสลมพาหะในชั้นกลางของบรรยากาศที่พายุฝนฟ้าคะนองเกิดขึ้น ความเร็วของพายุฝนฟ้าคะนองบางแห่งมักจะอยู่ที่ประมาณ 20 กม./ชม. แต่พายุฝนฟ้าคะนองบางลูกเคลื่อนตัวเร็วกว่ามาก ในสถานการณ์ที่รุนแรง เมฆฟ้าร้องสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 65-80 กม./ชม. ในระหว่างที่เคลื่อนผ่านแนวหน้าหนาว ในพายุฝนฟ้าคะนองส่วนใหญ่ เมื่อเซลล์พายุฝนฟ้าคะนองเก่าสลายไป เซลล์พายุฝนฟ้าคะนองใหม่ก็จะปรากฏขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในลมพัดเบาๆ เซลล์แต่ละเซลล์สามารถเดินทางได้ในระยะทางที่สั้นมากตลอดอายุการใช้งาน ซึ่งน้อยกว่าสองกิโลเมตร อย่างไรก็ตาม ในพายุฝนฟ้าคะนองที่มีขนาดใหญ่กว่า เซลล์ใหม่จะถูกกระตุ้นโดยกระแสลมดาวน์ดราฟต์ที่ไหลจากเซลล์ที่โตเต็มที่ ทำให้เกิดลักษณะการเคลื่อนไหวที่รวดเร็วซึ่งไม่ตรงกับทิศทางของลมเสมอไป ในพายุฝนฟ้าคะนองหลายเซลล์ขนาดใหญ่ มีรูปแบบที่เซลล์ใหม่ก่อตัวทางด้านขวาของกระแสลมพาหะในซีกโลกเหนือ และทางด้านซ้ายของทิศทางของพาหะในซีกโลกใต้

พลังงาน

พลังงานที่ขับเคลื่อนพายุฝนฟ้าคะนองมาจากความร้อนแฝงที่ปล่อยออกมาเมื่อไอน้ำควบแน่นจนกลายเป็นหยดเมฆ น้ำทุกกรัมที่ควบแน่นในบรรยากาศจะปล่อยความร้อนออกมาประมาณ 600 แคลอรี่ เมื่อหยดน้ำกลายเป็นน้ำแข็งที่ด้านบนของเมฆ พลังงานจะถูกปล่อยออกมาเพิ่มอีก 80 แคลอรี่ต่อกรัม พลังงานความร้อนแฝงที่ปล่อยออกมาจะถูกแปลงบางส่วนเป็นพลังงานจลน์ของการไหลขึ้น การประมาณพลังงานทั้งหมดของพายุฝนฟ้าคะนองโดยคร่าวสามารถคำนวณได้จากปริมาณน้ำทั้งหมดที่ตกลงมาเป็นหยาดน้ำฟ้าจากก้อนเมฆ พลังงานโดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 100 ล้านกิโลวัตต์-ชั่วโมง ซึ่งเทียบเท่ากับประจุนิวเคลียร์ 20 กิโลตันโดยประมาณ (แม้ว่าพลังงานนี้จะถูกปล่อยออกมาในอวกาศที่มีปริมาตรมากขึ้นและในระยะเวลานานกว่ามากก็ตาม) พายุฝนฟ้าคะนองหลายเซลล์ขนาดใหญ่สามารถมีพลังงานได้มากกว่าหลายสิบเท่า

ปรากฏการณ์สภาพอากาศภายใต้พายุฝนฟ้าคะนอง

Downdrafts และหน้าพายุ

พายุทอร์นาโด

พายุทอร์นาโดเป็นกระแสน้ำวนขนาดเล็กที่มีกำลังแรงอยู่ใต้เมฆฝนฟ้าคะนอง โดยมีแกนตั้งเป็นแนวตั้งโดยประมาณแต่มักจะโค้ง จากขอบนอกถึงศูนย์กลางของพายุทอร์นาโด จะสังเกตได้ว่ามีความดันลดลง 100-200 hPa ความเร็วลมในพายุทอร์นาโดสามารถเกิน 100 เมตร/วินาที และในทางทฤษฎีสามารถเข้าถึงความเร็วของเสียงได้ ในรัสเซีย พายุทอร์นาโดเกิดขึ้นค่อนข้างน้อย พายุทอร์นาโดความถี่สูงสุดเกิดขึ้นทางตอนใต้ของยุโรปในรัสเซีย

อาบน้ำ

ในพายุฝนฟ้าคะนองขนาดเล็ก ปริมาณน้ำฝนที่รุนแรงสูงสุดในห้านาทีอาจเกิน 120 มม./ชม. แต่ฝนอื่นๆ ทั้งหมดจะมีความรุนแรงน้อยกว่าตามลำดับ พายุฝนฟ้าคะนองโดยเฉลี่ยทำให้เกิดฝนตกประมาณ 2,000 ลูกบาศก์เมตร แต่พายุฝนฟ้าคะนองขนาดใหญ่สามารถทำให้เกิดปริมาณฝนได้สิบเท่า พายุฝนฟ้าคะนองขนาดใหญ่ที่เกี่ยวข้องกับระบบการพาความร้อนแบบมีโซสเกลสามารถก่อให้เกิดฝนได้ 10 ถึง 1,000 ล้านลูกบาศก์เมตร

โครงสร้างไฟฟ้าของเมฆฝนฟ้าคะนอง

การกระจายและการเคลื่อนย้ายประจุไฟฟ้าในและรอบๆ เมฆฝนเป็นกระบวนการที่ซับซ้อนและเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา อย่างไรก็ตาม มีความเป็นไปได้ที่จะนำเสนอภาพทั่วไปของการกระจายตัวของประจุไฟฟ้าในระยะการเจริญเติบโตของเมฆ โครงสร้างไดโพลเชิงบวกที่โดดเด่นคือประจุบวกจะอยู่ที่ด้านบนของก้อนเมฆ และประจุลบจะอยู่ด้านล่างภายในก้อนเมฆ ที่ฐานเมฆและด้านล่างมีประจุบวกต่ำกว่า ไอออนในบรรยากาศซึ่งเคลื่อนที่ภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้าจะก่อตัวเป็นชั้นคัดกรองที่ขอบเขตของเมฆ เพื่อปกปิดโครงสร้างไฟฟ้าของเมฆจากผู้สังเกตการณ์ภายนอก การวัดแสดงให้เห็นว่าในสภาพทางภูมิศาสตร์ต่างๆ ประจุลบหลักของเมฆฝนฟ้าคะนองอยู่ที่ระดับความสูงโดยมีอุณหภูมิแวดล้อมอยู่ระหว่าง -5 ถึง −17 °C ยิ่งความเร็วของการไหลขึ้นในเมฆสูงขึ้นเท่าใด ตำแหน่งศูนย์กลางของประจุลบก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น ความหนาแน่นของประจุอวกาศอยู่ในช่วง 1-10 C/km³ มีพายุฝนฟ้าคะนองเป็นสัดส่วนที่เห็นได้ชัดเจนโดยมีโครงสร้างประจุผกผัน: - ประจุลบในส่วนบนของเมฆและประจุบวกในส่วนในของเมฆ รวมถึงโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งมีประจุปริมาตรสี่โซนขึ้นไป ของขั้วที่แตกต่างกัน

กลไกการใช้พลังงานไฟฟ้า

มีการเสนอกลไกหลายอย่างเพื่ออธิบายการก่อตัวของโครงสร้างไฟฟ้าของเมฆฝนฟ้าคะนองและยังคงเป็นงานวิจัยที่กระตือรือร้นอยู่ สมมติฐานหลักขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงที่ว่าหากอนุภาคเมฆที่มีขนาดใหญ่กว่าและหนักกว่ามีประจุเป็นลบเป็นส่วนใหญ่ และอนุภาคขนาดเล็กที่เบากว่าก็มีประจุบวก การแยกประจุอวกาศออกจากกันเชิงพื้นที่ก็เกิดขึ้นเนื่องจากความจริงที่ว่าอนุภาคขนาดใหญ่ตกลงมาด้วยความเร็วที่สูงกว่า ส่วนประกอบของเมฆขนาดเล็ก โดยทั่วไปกลไกนี้สอดคล้องกับการทดลองในห้องปฏิบัติการที่แสดงการถ่ายเทประจุที่รุนแรงเมื่อเม็ดน้ำแข็ง (เมล็ดพืชเป็นอนุภาคที่มีรูพรุนที่ทำจากหยดน้ำที่แช่แข็ง) หรือลูกเห็บทำปฏิกิริยากับผลึกน้ำแข็งต่อหน้าหยดน้ำที่เย็นจัดเป็นพิเศษ เครื่องหมายและขนาดของประจุที่ถ่ายโอนระหว่างการสัมผัสนั้นขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของอากาศโดยรอบและปริมาณน้ำในเมฆ แต่ยังขึ้นอยู่กับขนาดของผลึกน้ำแข็ง ความเร็วการชน และปัจจัยอื่นๆ ด้วย การทำงานของกลไกการใช้พลังงานไฟฟ้าอื่น ๆ ก็เป็นไปได้เช่นกัน เมื่อปริมาณประจุไฟฟ้าตามปริมาตรที่สะสมอยู่ในเมฆมีมากเพียงพอ จะเกิดการปล่อยฟ้าผ่าระหว่างบริเวณที่มีประจุที่มีเครื่องหมายตรงกันข้าม การปลดปล่อยยังสามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างเมฆกับพื้นดิน เมฆกับบรรยากาศที่เป็นกลาง หรือเมฆกับชั้นบรรยากาศรอบนอก ในพายุฝนฟ้าคะนองทั่วไป ระหว่างสองในสามถึง 100 เปอร์เซ็นต์ของการปล่อยประจุนั้นเป็นการปล่อยประจุภายในคลาวด์ อินเตอร์คลาวด์ หรือการปล่อยจากคลาวด์สู่อากาศ ส่วนที่เหลือเป็นการปล่อยจากเมฆสู่พื้น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เป็นที่ชัดเจนว่าฟ้าผ่าสามารถเกิดขึ้นได้ในระบบคลาวด์ ซึ่งภายใต้สภาวะปกติจะไม่พัฒนาเป็นพายุฝนฟ้าคะนอง ในเมฆที่มีโซนไฟฟ้าและสร้างสนามไฟฟ้า ฟ้าผ่าสามารถเกิดขึ้นได้จากภูเขา อาคารสูง เครื่องบิน หรือจรวดที่พบว่าตัวเองอยู่ในโซนของสนามไฟฟ้ากำลังแรง

ข้อควรระวังในช่วงเกิดพายุฝนฟ้าคะนอง

มาตรการป้องกันเกิดจากการที่ฟ้าผ่ากระทบกับวัตถุที่อยู่สูงกว่าเป็นหลัก สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการคายประจุไฟฟ้าไปตามเส้นทางที่มีความต้านทานน้อยที่สุด นั่นคือเส้นทางที่สั้นกว่า

ในช่วงที่เกิดพายุฝนฟ้าคะนอง คุณไม่ควร:

อยู่ใกล้สายไฟ
ซ่อนตัวจากฝนใต้ต้นไม้ (โดยเฉพาะที่สูงหรือโดดเดี่ยว)
ว่ายน้ำในอ่างเก็บน้ำ (เนื่องจากหัวของนักว่ายน้ำยื่นออกมาจากน้ำนอกจากนี้น้ำยังมีการนำไฟฟ้าที่ดีเนื่องจากสารที่ละลายอยู่ในนั้น)
อยู่ในที่โล่งใน "ทุ่งโล่ง" เนื่องจากในกรณีนี้บุคคลนั้นจะยื่นออกมาเหนือพื้นผิวอย่างมีนัยสำคัญ
ปีนขึ้นไปบนที่สูงรวมถึงหลังคาบ้านด้วย
ใช้วัตถุที่เป็นโลหะ
อยู่ใกล้หน้าต่าง
ขี่จักรยานและมอเตอร์ไซค์
ใช้โทรศัพท์มือถือ (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้ามีค่าการนำไฟฟ้าที่ดี)

การไม่ปฏิบัติตามกฎเหล่านี้มักส่งผลให้เสียชีวิตหรือถูกไฟไหม้และบาดเจ็บสาหัส