2. Электрические явления в атмосфере.
Процессы испарения, конденсации и сублимации, коагуляции и дробления облачных элементов приводят к появлению в облаках и туманах огромного числа электрически заряженных частиц. Особенно сильные электрические заряды возникают в кучево-дождевых облаках, содержащих крупные капли и кристаллы. В силу преобладающих нисходящих и восходящих потоков в различных частях кучево-дождевых облаков происходит разделение зарядов, т. е. скопление электричества одного знака в разных областях грозовых облаков. Основания кучево-дождевых облаков, содержащих преимущественно крупные капли, несут суммарный положительный заряд. Центральная часть грозовых облаков имеет общий отрицательный заряд, а вершины их, состоящие из мельчайших ледяных кристаллов, заряжены также положительно. Напряженность электрического поля атмосферы в облаках и между облаками и землей (суммарный заряд Земли отрицательный) достигает огромных значений (порядка сотен киловольт на 1 м). Особо активные процессы разделения и концентрации противоположных зарядов приводят к возникновению между облаками, его отдельными частями или облаками и Землей искровых разрядов – молний, сопровождаемых звуковыми колебаниями – громом.
По виду молнии делятся на линейные, четочные, плоские и шаровые. Наиболее известна линейная молния, представляющая собой сильно разветвленную искру длиной 2–3 км при разряде между облаком и Землей и 15–20 км при разряде между облаками.
Сливающийся воедино молниевый разряд на самом деле состоит из 1–5 (иногда – нескольких десятков) чередующихся импульсов общей длительностью около 0,2 с. Молниевый разряд начинается лидером, который создает канал молнии, средний диаметр которого составляет 15–20 см. Сила тока в канале достигает сотен килоампер, а мгновенная мощность – миллионов киловатт. Температура газовых стенок канала молнии достигает 20 000°К. Мгновенный нагрев газа в молниевом канале приводит к резкому расширению воздуха, в результате чего возникают звуковые колебания – гром. Звуковой эффект усиливается образованием гремучего газа в канале молнии, так как за счет высоких температур вода разлагается на кислород и водород.
Молниевый разряд в судно может вызвать пожар, вывести из строя антенны или радиоприемные и передающие устройства, вызвать перемагничивание магнитных приборов и т. д. Для защиты от молний на судах применяют различной конструкции молниеотводы.
3. Дальность видимости.
Различают геометрическую, оптическую и метеорологическую дальность видимости.
Рис.1. Геометрическая дальность видимости и горизонта.
Геометрическая дальность видимости АС (рис. 1) Определяется кривизной Земли и светового луча и зависит от высоты наблюдателя и наблюдаемого объекта. Оптическая дальность видимости – это расстояние, на котором реальный объект при данных условиях погоды, освещения и наблюдения находится на границе восприятия зрением. Она зависит от прозрачности атмосферы, остроты зрения наблюдателя, свойств наблюдаемого объекта и фона, на котором наблюдается объект. Все указанные факторы весьма изменчивы, поэтому оптическую дальность видимости затруднительно применять в практических целях в качестве метеорологического элемента.
Метеорологическая дальность видимости – это минимальное расстояние, на котором днем теряется видимость абсолютно черного объекта, наблюдаемого на фоне неба у горизонта и имеющего угловые размеры более 20 мин.
Дальность видимости горизонта и огней в море ночью. Дальность видимости огней в сумерки и ночью определяется освещенностью Е, которую огонь силой I создает на зрачке наблюдателя, находящегося на расстоянии ℓ от огня при прозрачности атмосферы τ:
E
=
τ
Огонь виден, если Е>Е0, где Е0 – пороговая чувствительность глаза или минимальная освещенность, воспринимаемая глазом. Формула (8) позволяет рассчитать дальность видимости огня /, если известны сила света I и коэффициент прозрачности τ, либо определять коэффициент прозрачности τ {т. е. метеорологическую дальность видимости), если определить из наблюдений дальность открытия огня при известной его силе света /. По этим формулам вычислены таблицы и составлены номограммы.
Таким образом, дальность видимости реальных объектов и огней в море ночью будет равна наименьшему значению одной из трех величин: геометрической, оптической и метеорологической дальности видимости.