Гроза как явление природы.

Темные грозовые облака движутся по небу: гремит гром, сверкают молнии. Каждый час в мире происходит около 3000 гроз. Так называемые теплые грозы – это результат подъема нагревшихся у поверхности земли масс воздуха. Фронтальные потоки возникают, когда теплый воздух вытесняется вверх движущимся фронтом холодного.

Молнии рождаются внутри облаков, между облаками или между облаком и землей. Причина их возникновения – электрические заряды, накапливающиеся в облаках и создающие напряжение более 100 миллионов вольт между грозовым облаком и землей.

На начальной стадии разряд внешне никак себя не проявляет: относительно незначительное число электронов, двигаясь под действием напряжения от облака к земле, ионизуют молекулы, таким образом, образуется узкий канал с высокой проводимостью. Когда канал достигает поверхности земли, по нему проходит мощнейший главный разряд, который мы и называем молнией. Движется она снизу вверх, и ток в ней может достигать силы 400 тыс. ампер. Воздух в канале за доли секунды нагревается до 30 тыс. градусов, что приводит к его резкому, как при взрыве, расширению, и мы слышим раскаты грома. Грозовые облака возникают в результате быстрого перемещения вверх значительных масс влажного и теплого воздуха. При его охлаждении пар конденсируется и появляется кучевое облако. Высвобождающееся при этом скрытое тепло нагревает воздух и заставляет его вместе с облаком двигаться вверх. На большей высоте воздух охлаждается и устремляется вниз – так возникают восходящие и нисходящие воздушные потоки. У земли мы их наблюдаем в форме шквалистого ветра. Мощные потоки создают турбулентность, которая способствует формированию в облаке больших дождевых капель, проливающихся в виде дождя. При достаточно сильной турбулентности стремящиеся вниз дождевые капли сталкиваются с градинами, которые стремительно поднимаются вверх: в результате капли оказываются отрицательно заряженными, а градинки – положительно. Восходящие потоки несут их вверх, и верхняя часть грозового облака приобретает все более и более сильный положительный заряд. Отрицательно заряженные тяжелые капли собираются на нижней стороне облака. Земная поверхность тоже заряжена положительно, и таким образом возникают мощные перепады напряжения не только между облаком и землей, но и внутри облака. Ветер и дождь в конце концов охлаждают землю, теплый воздух поднимается, и потоки внутри грозового облака ослабевают. Начинается дождь, и облако постепенно рассеивается.

Молнии переносят отрицательный заряд на Землю, снова и снова заряжая её. Однако, как выяснили учёные, электрический заряд Земли в целом невелик и составляет около 500 000 кулонов (это приблизительно как у двух автомобильных аккумуляторов). Куда же исчезает тот огромный отрицательный заряд, переносимый молниями к поверхности Земли? Ведь ежесекундно на всей нашей планете происходит около 50 вспышек молнии!

Дело в том, что выше 100 км от поверхности Земли расположен слой атмосферы под названием «ионосфера». Он представляет собой разреженный атмосферный воздух, в котором есть как электронейтральные молекулы, так и заряженные частицы: ионы и электроны. Их концентрация может достигать десятков и сотен тысяч в кубическом сантиметре воздуха. Ионосфера существует потому, что Солнце постоянно испускает потоки заряженных частиц, ультрафиолетовое и рентгеновское излучения, которые «выбивают» из молекул электроны, образуя множество ионов.

В ясную погоду днём и ночью Земля постепенно разряжается: между ионосферой и поверхностью Земли постоянно идёт слабый объёмный ток, пронизывающий атмосферу. Хотя мы и привыкли считать воздух изолятором, в нём, тем не менее, есть малая доля ионов, позволяющая существовать этому току во всём объёме атмосферы. Он медленно, но верно переносит отрицательный заряд с поверхности земли на высоту, поэтому суммарный заряд всей планеты сохраняется.

Как видите, грозы образуются из-за сложнейших атмосферных явлений планетарного масштаба.