9870 St Vincent Place, Glasgow, DC 45 Fr 45.

+1 800 559 6580

Град. Образование града

Крупный град

Читать дополнительно: Природные явления

Град - осадки в виде сферических частиц или кусочков льда (градины) диаметром от 5 до 50 мм, иногда больше, выпадающие изолированно или же в виде неправильных комплексов. Градины состоят только из прозрачного льда или ряда его слоев толщиной не менее 1 мм, чередующихся с полупрозрачными слоями. Выпадение града наблюдается обычно при сильных грозах.

Образование града.

А каков механизм образования града? Гипотезы по этому поводу еще в первой половине XVII века строил Декарт. Однако научную теорию градовых процессов и методов воздействия на них создали физики совместно с метеорологами лишь в середине прошлого века.

Схема образования градовых облаков

Поднимающийся от земной поверхности в жаркий летний день теплый воздух охлаждается с высотой, а содержащаяся в нем влага конденсируется, образуется облако. Минуя на некоторой высоте нулевую изотерму, мельчайшие капли воды становятся переохлажденными. Переохлажденные капли в облаках встречаются даже при температуре минус 40°. 

Град образуется в мощном кучевом облаке при сильных восходящих потоках воздуха. Скорость их обычно превышает 15 м/сек (средняя скорость пассажирского поезда). На этих потоках поддерживаются крупные переохлажденные (до -10…-20°С) капли воды. Чем выше, тем меньше скорость воздушных потоков, тем труднее им удерживать капли. Но эти капли очень нестабильны. Поднятые с земной поверхности мельчайшие частицы песка, соли, продукты сгорания и даже бактерии при столкновении с переохлажденными каплями нарушают хрупкий баланс. Переохлажденные капли, вступившие в контакт с твердыми ядрами конденсации, превращаются в ледяной зародыш градины.

Мелкие градины существуют в верхней половине почти каждого кучево-дождевого облака, но чаще всего такие градины при падении к земной поверхности тают. Так, если скорость восходящих потоков в кучево-дождевом облаке достигает 40 км/час, то они не в силах удержать зародившиеся градины, поэтому, проходя сквозь теплый слой воздуха между нулевой изотермой (в среднем высота от 2,4 до 3,6 км) и земной поверхностью, они выпадают из облака в виде Град размером с куриное яйцо мелкого "мягкого" града, либо и вовсе в виде дождя. В противном случае восходящие потоки воздуха поднимают мелкие градины до слоев воздуха с температурой от -10 до -40 градусов (высота между 3 и 9 км), диаметр градин начинает расти, достигая порой диаметра нескольких сантиметров.

На высоте 8-10 км, где температура достигает -35…-40°С, капли замерзают, образуются ледяные частички - зародыши градин. Ударяясь друг о друга, сталкиваясь с еще не успевшими замерзнуть переохлажденными каплями, они примораживают их к себе, толстеют, тяжелеют и опускаются в более низкие облака, где переохлажденных капель еще больше. Чтобы "набрать" в диаметре 1 см, каждая градина должна испытать примерно 100 миллионов столкновений с облачными капельками.

Стоит отметить, что в исключительных случаях скорость восходящих и нисходящих потоков в облаке может достигать 300 км/час! А чем выше скорость восходящих потоков в кучево-дождевом облаке, тем крупнее град. Для образования градины размером с шар для гольфа потребуются более 10 миллиардов переохлажденных капель воды, а сама градина должна оставаться в облаке как минимум 5 - 10 минут, чтобы достичь столь крупного размера. Стоит заметить, что на формирование одной капли дождя необходим примерно миллион таких мелких переохлажденных капель. Градины диаметром более 5 см встречаются в супер-ячейковых кучево-дождевых облаках, в которых наблюдаются очень мощные восходящие воздушные потоки. Именно супер-ячейковые грозы порождают смерчи (торнадо), сильные ливни и интенсивные шквалы.

Когда градина достигает такой массы, что восходящий поток не в силах ее удержать, она устремляется к поверхности земли, и мы наблюдаем выпадение крупного града. При наблюдении града, аккуратно разрезав градину, вы заметите, что матовые слои льда будут чередоваться в виде колец со слоями прозрачного льда. Таким образом, по количеству таких колец можно определить сколько раз градина была поднята восходящими потоками воздуха в облаке.

Скорость падения градины диаметров 4 см может достигать 100, а более крупные градины устремляются к земле со скоростью 160 км/час. Нетрудно догадаться, какие разрушения могут причинять градобития. Но и не каждая крупная градина достигнет земли: падая в облаке, градины сталкиваются друг с другом, при этом разрушаясь и превращаясь в более мелкие градины, тающие в теплом воздухе. В среднем 40 - 70% образовавшихся градин так и не достигают поверхности земли, тая в теплом воздухе. Град выпадает обычно при сильных грозах в теплое время года, когда температура у поверхности земли не ниже 20°С.

Выпадение града происходит лавинообразно. Иногда, за считанные минуты град покрывает землю ледяными шариками слоем 5-7 см. В районе Кисловодска в 1965 году выпал град, покрывший землю слоем в 75 см! Чаще всего выпадение града проходит узкой (не больше 10 километров), но длинной (иногда на стони километров) полосой. Площадь зоны градобитий может меняться от одного гектара до нескольких десятков километров. В последнем случае зоны градобитий соответствуют линии шквала.

Град - бедствие менее страшное, чем ураган или землетрясение, но и он, как в старые времена, так и сейчас, нередко наносит огромные убытки. Град ломает виноградные лозы и ветки фруктовых деревьев, сбивает с них плоды, уничтожает посевы зерновых, ломает стебли подсолнечника и кукурузы, выбивает табачные и бахчевые плантации. Нередко от ударов градин гибнет домашняя птица, мелкий, а иногда и крупный рогатый скот.

В 1593 году "…в воскресенье одиннадцатого дня июня месяца, в день Святой Троицы, к семи часам вечера случилась такая сильная гроза с громом, молнией, дождем и градом, о которой до тех пор люди не слыхали. Некоторые градины… весили от 18 до 20 фунтов каждая. В результате этого был нанесен большой ущерб посевам и разрушено много церквей, замков, домов и других сооружений. Виноградники не плодоносили после этого 5-6 лет; лес был выкорчеван и повален на землю. Такой ужас охватил народ, что не было человека, как бы смел он ни был, который не готовился бы к смерти. Многие были убиты и ранены, другие потеряли рассудок. Погибло много скота, как домашнего, так и дикого". Это выдержка из хронологических записей, которые велись в одном их южных департаментов Франции. Может быть, здесь есть некоторое преувеличение, известно, что "у страха глаза велики". Сомнителен столь большой вес градин, но надо учесть, что в те времена фунт как единица веса имел несколько значений. Однако ясно, что это было ужасное стихийное бедствие, одно из самых катастрофических градобитий, обрушившихся на Францию.

В восточной части штата Колорадо (США) ежегодно происходит около шести градобитий, каждое из них приносит огромные убытки. В нашей стране градобития чаще всего случаются на Северном Кавказе, в Грузии, Армении, в горных районах Средней Азии. Вот одно из лаконичных сообщений метеостанции Нальчика: "С 9 на 10 июня 1939 года... выпал град величиной с куриное яйцо, сопровождающийся сильным ливнем. В результате погибло свыше 60 тысяч га пшеницы и около 4 тысяч га других культур; было убито около 2 тысяч овец".

Давно подмечено, что есть районы, которые из года в год страдают от града. Некоторые земледельцы даже убеждены, что на отдельных полях градом непременно выбьет посевы, в то время как соседний участок не пострадает. Для жителей Англии - град большая редкость, а французские виноградари, живущие по другую сторону Ла-Манша, проклинают его несколько раз в год. В тропиках град почти никогда не выпадает, хотя грозы там полыхают часто. Так, в Браззавиле за год бывает до 60 гроз, однако за всю историю города град там ни разу не зарегистрирован.

Когда рассказывают о выпавшем граде, прежде всего отмечают размеры градин. Они обычно все разные по величине. Обращают на себя внимание самые крупные. И вот мы узнаем о совершенно фантастических градинах. В Индии и Китае известны случаи падения с небес ледяных глыб весом 2-3 килограмма. Рассказывают даже о таком печальном происшествии: в 1961 году в Северной Индии тяжелая градина убила слона. В наших умеренных широтах наблюдались градины весом около килограмма. Известен случай, когда в Воронеже град разломал черепицу на крыше дома, пробил металлическую крышу автобуса. Это косвенные признаки, по которым тоже судят о величине градин. Иногда удается сделать фотоснимки с масштабом - рядом с градиной помещают предмет хорошо известных размеров (монету, часы, спичечный коробок, а еще лучше - линейку.)

Одна из градин, сфотографированная в США, имела диаметр 12 см, 40 см по окружности, а весила 700 г. Во Франции зарегистрированы удлиненные градины величиной примерно с ладонь (15 Х 9 см). Вес отдельных градин достигал 1200 г! И таких градин на один квадратный метр выпало штук 5-8. Так что древние летописцы, возможно, не очень преувеличивали увиденное.

Но это все случаи исключительные. Обычно даже градины диаметром от 25 мм встречаются редко. Не всякий старожил может вспомнить град размером с куриное яйцо…

Борьба с градом:

Во все времена самый большой ущерб град наносил сельскому хозяйству. Поэтому с очень давних времен люди начали искать средства борьбы с этим стихийным бедствием. Геродот рассказывает о том, как фракийцы пускали стрелы в градовые облака. Конечно, это был жест отчаяния. И в более поздние века по облакам стреляли из ружей, из пушек. Но стреляющие не представляли, что, собственно, должен сделать снаряд с облаком. И даже уже в нашем веке попытки использовать для борьбы с градовым облаком современнейшую технику - авиацию и ракеты - заканчивались безрезультатно. Известно, что в Италии в сезон 1955 года было выпущено по облакам, несущим град, около ста тысяч ракет.

Подсчитано, что на создание летнего кучевого облака природа "затрачивает" миллионы киловатт. Поневоле задумаешься: есть ли сила, способная его разрушить? К счастью, как выяснили метеорологи, разрушать облака и не требуется. Атмосферные процессы иногда находятся в столь неустойчивом состоянии, что при сравнительно небольшом вмешательстве можно подтолкнуть их ход в желаемом направлении.

Именно этого и добиваются метеорологи, штурмующие облака. Размеры градовых облаков огромны, иногда несколько тысяч квадратных километров, попасть снарядом и в такую цель нетрудно, но и результат от этого ничтожен - не более чем слону дробина. Нужно было найти уязвимое место - "ахиллесову пяту" гигантского облака. Расчеты и эксперименты метеорологов и физиков показали, что град зарождается в сравнительно небольшой (20-30 кубических километров), так называемой крупнокапельной зоне облака, и именно на нее надо оказать "нажим". Но как это сделать?

Самый эффективный способ - искусственно создать большое количество зародышей града. Каждый "новорожденный" будет перехватывать капельки переохлажденной воды, а запасы ее в облаке ограничены. Каждый из зародышей препятствует росту другого, поэтому градины получаются небольшие. Такой град, выпадая на землю, не принесет серьезного урона, а очень возможно, что вместо града пройдет ливень. Это уже победа!

Искусственные зародыши града создаются, когда в переохлажденную часть облака вносят сухую углекислоту или йодистое серебро, свинец. Один грамм создает 1012 (триллион) ледяных кристаллов.

Трудность в том, чтобы определить градовую зону в облаке и вовремя распылить там реагенты. В целом вся борьба с градом напоминает противовоздушную оборону.

Радиолокаторы обнаруживают градовое облако почти за 40 км до защищаемых территорий. Градовые облака развиваются очень быстро. Весь процесс образования града занимает 30-40 минут, поэтому воздействовать на облако надо не позже чем через 15-20 минут после начала его бурного развития. Уточняют координаты крупнокапельной зоны и пускают в ход зенитные орудия, снабженные специальными снарядами, или ракетами.

Большая противоградовая ракета "Облако" несет примерно 3 кг специального реагента. В голове и хвосте ракеты дистанционные механизмы, которые на необходимой высоте и на определенном участке траектории полета ракеты воспламеняют пиросостав и выбрасывают парашют. Ракета спускается на парашюте, выделяя дым, содержащий мельчайшие частички йодистого свинца. Полет ракеты проходит через переохлажденные части облака, где на частицах аэрозоля образуются мириады ледяных кристаллов. Они-то и становятся искусственными зародышами градин.

Сделав свое дело, ракета медленно опускается на землю и становится обычно добычей ребятишек. Она совершенно безопасна, что позволяет вести работы в густонаселенной местности. Дальность действия "Облака" - 10 км.

РАЗДЕЛЫ
САЙТА

Индекс цитирования