за счет чего происходит гром
Откуда берется гром и стоит ли его бояться
Гром – природное явление, которого боятся не только дети, но и многие взрослые. Хотя, казалось бы, никакой опасности он в себе не несет, чего нельзя сказать, например, о молнии или сильном ветре. Но гром устрашает всех своим звуком, особенно когда раскаты происходят совершенно неожиданно. В этой статье будет изложен материал о том, откуда берется гром и стоит ли вообще обращать на него внимание.
Грозовые облака
Все мы знаем, что при воздействии высокой температуры вода начинает испаряться, и этот пар поднимается над поверхностью земли. Но если с земли его гонит теплый воздух, то в верхних слоях атмосферы температура воздуха заметно снижается, и чем выше поднимается пар, тем ниже показатели температуры. Пар начинает остывать. Постепенно начинают формироваться облака, которые состоят из льдинок и маленьких капелек воды. Далее мы можем наблюдать на небе облака различного вида: огромные кучи или тонкие белые полоски по всему небу и другие.
Но периодически на небе появляются грозовые тучи, которые нагоняют страх на всех, кто в момент их появления оказывается вдали от дома. Такие тучи образовываются в тех случаях, когда сталкиваются воздушные массы. В этот момент огромное количество водяных кристалликов собираются в верхней части, и из них образовывается некая пелена. Из-за собравшегося холода облако приобретает свинцовый оттенок.
Гром и молния
Теперь стоит разобрать главный вопрос статьи: откуда берется гром?
В грозовых тучах зарождается молния, а он, в свою очередь, порождает гром. Это происходит в несколько этапов:
Правила поведения во время грозы
Этими правилами должен владеть каждый взрослый и ребенок, поскольку они предостерегают от множества несчастных случаев. Нередко мы видим, что, услышав раскаты грома, люди начинают куда-то бежать, прятаться под деревья и совершать другие необдуманные действия. А вести себя нужно следующим образом:
Заключение
Гроза, гром, молния
Многие люди при наблюдении грозы испытывают подсознательный страх, даже находясь дома, в безопасности, а не на улице. Суеверный ужас перед величественным природным явлением живет в человечестве с начала времен. Раньше стихия причиняла большой ущерб, вызывала пожары и наводнения, сегодня, благодаря науке, ее удалось присмирить. Однако человеческие жертвы случаются до сих пор, и связаны они с неправильным поведением во время грозы.
Что такое гроза
Гроза – это природное явление, представляющее собой возникновение электрических разрядов между намагниченными кучево-дождевыми облаками и земной поверхностью. Стихия сопровождается ливнями, градом, порывистым ветром.
Характеристики у атмосферного явления следующие:
Большая часть гроз образуется над материковой поверхностью в экваториальных и тропических широтах. Наиболее мощные и опасные грозовые фронты наблюдаются над гористыми местностями.
Как возникает гроза
Грозовой процесс происходит в облаке. Теплая воздушная масса, несущая с планетарной поверхности вверх водяной пар, в высоких атмосферных слоях охлаждается. Происходит конденсация: пар превращается в капли воды, выпадающие на землю в виде осадков.
Однозначно сказать, как происходят грозы, ученые не могут до сих пор. Существует теория электризации облака. В центральной части облака накапливается заряд, который стремительно поднимается с восходящим воздушным потоком. На высоте в облаке из-за низкой температуры образуются капли воды, частицы льда, градины. Водяные и ледяные формирования восходят с воздухом, а градины из-за большей тяжести устремляются вниз. Градины сталкиваются с частицами льда, отбирают у них электроны, в итоге верхняя половина облака, накапливающая лед, становится положительно заряженной, а нижняя, через которую проходят градины, – отрицательно.
Таким образом, причиной возникновения грозы является напряжение, сформированное между двумя «полюсами» облака. Заряженные частицы двигаются, образуя электрический ток. Движение тока наблюдается как между частями облака с разными зарядами, так и между облаком и земными объектами. То есть следует говорить об электрической природе грозы.
Классификация
Одно время грозы делились на типы по территории наблюдения. Выделялись орфографические, локальные, фронтальные явления. Сегодня эта классификация не применяется. Грозы делят на виды по метеорологической обстановке, способствующей их появлению. Главное условие формирования грозового облака – неустойчивость атмосферных потоков. Исходя из силы и величины этих потоков, образуются разные виды грозовых туч. Ниже приводится список, раскрывающий вопрос, какие бывают грозы:
В природе существует также явление, называемое сухая гроза. Оно возникает нечасто, наблюдается в областях муссонного климата. Сухая гроза возникает, когда осадки из-за высокой температуры не долетают до земной поверхности, испаряются на лету.
Что такое молния
Молния представляет собой атмосферный разряд гигантского размера, сопровождающийся световой вспышкой и звуковым сопровождением. Каналы молнии на небе выглядят как сияющие ветви дерева.
Образование канала почти всегда многократное: за одной вспышкой следуют от 2 – 3 до нескольких десятков новых.
Как появляется молния
Разряд молнии в большинстве случаев исходит из кучево-дождевого, реже из слоисто-дождевого крупного облака. Возникновение явления природы отмечается в пределах тучи, между заряженными облаками, между облаком и земными объектами. Для напряжения молнии характерны невероятно высокие значения. Говоря, сколько вольт у молний, произносят страшное число – 1 млн. на метр.
Когда в туче при движении ледяных частиц и градин в противоположные стороны происходит столкновение зон с разным зарядом, в точках столкновения электроны и ионы формируют канал. По нему вниз идут заряженные частицы, образуя грозовой разряд. Вот откуда берутся молнии.
Сказать, из чего состоят разряды, можно однозначно – из электричества. При формировании одного канала выделяется количество энергии, достаточное для 90-дневной беспрерывной работы лампочки 100 Вт. Значение силы тока в разряде составляет от 10 до 100 тысяч ампер. Температура канала достигает 30000°C (то есть в миг прохождения вспышки образуется тепловой поток, в 5 раз превышающий температуру Солнца).
Какие бывают молнии
По определению, молния – разряд между определенными объектами. Разряды по положению в пространстве и физике делятся на несколько видов. Ниже приводятся самые распространенные виды молний:
Существуют также цветовые виды молний:
Что такое гром
Гром – звуковое сопровождение молнии в атмосфере. Происхождение этого явления связано с температурными изменениями воздушного пространства. При разряде воздушная масса так сильно нагревается, что взрывается с мощным звуком. Вот откуда берется гром.
Как появляется гром
Когда гром и молния недалеко, то слышится один раскат. Если гроза бушует на значительном расстоянии, то доносится несколько раскатов – это эхо, отраженное от неровностей земной поверхности.
Интересно отметить, почему зимой нет грома и в принципе не бывает грозы как таковой. Для формирования электрических зарядов жидкость в атмосфере должна находиться в трех состояниях: пар, капли, льдинки. Одновременное наличие трех агрегатных состояний возможно только в теплый период года. Зимой и в нижнем, и в верхнем атмосферном слое жидкой и парообразной формы воды нет. Зимний воздух сухой, осадки твердые. Электрическому разряду взяться неоткуда, поэтому гром и молния в зимний период невозможны. А вот осенний гром, вопреки расхожему мнению, бывает.
Почему сначала молния, потом гром
Наблюдателю, видящему множество разрядов на грозовом небе, бывает сложно понять, что идет сначала – молния или гром. Вначале наблюдатель видит молнию, затем слышит раскат. Обусловлено это тем, что световая волна движется быстрее, чем звуковая. Утверждения, что бывает раньше гром, ложные. Просто очевидцы слышат раскат от предыдущей молнии, а затем сразу видят следующую.
Существует предположение, что отсчитывая секунды от разряда до раската, можно узнать на каком расстоянии от наблюдателя находится эпицентр грозы. Оно математически не совсем достоверное. Скорость звука составляет около 330 м/с. То есть звук за 3 сек. проходит километр. Поэтому для вычисления расстояния до молнии нужно посчитать секунды между разрядом и раскатом, затем умножить их на 330.
Бывает, что разряды сверкают, а грома нет. Это физическое явление называется «тихая гроза». Она отмечается, когда молнии бьют выше 20 км над землей. Звуковая волна просто не достигает земной поверхности.
Есть и обратное явление – «холостая гроза». Раскаты слышны, но молний не видно. Существование грома без молнии невозможно, просто в данном случае разряды не видны наблюдателю.
Чем опасна гроза
Грозы обладают мощными поражающими факторами. Они:
Отличие грозы от молнии в плане опасности состоит в том, что гроза, как явление, включает в себя не только гром и молнию, но и обильные осадки. Ливни бывают настолько сильными, что вызывают наводнение. А град способен нанести увечья человеку, повредить урожай и некрепкие конструкции.
Несмотря на свою опасность, грозы – явление полезное для планеты. Электрические разряды приводят к тому, что в стратосферном слое образуется озон – вещество, составляющее основу защитной оболочки Земли. Но для дыхательной системы человека озон, заполняющий собой воздушное пространство после грозы, вреден. Поэтому, как бы ни хотелось вдохнуть свежего воздуха после дождя, лучше закрыть окна и форточки на пару часов.
Правила поведения во время грозы
Главным методом, как избежать ударов молнии, является установка громоотводов. Однако эти конструкции не дают 100-процентной защиты (из 10 разрядов 3 не попадают в ловушку).
Существуют определенные правила, как вести себя при грозе, чтобы не стать ее жертвой. Перечень мер безопасности при грозе следующий:
Снеговая гроза
Зимняя гроза – редчайшее явление, при котором вместо дождя идет снег или ледяная крупка. Возникновение грозы во время снегопада обусловлено сырой и ветреной погодой. Во время зимней стихии может выпасть 5 – 10 см твердых осадков за час.
Термин снеговая или зимняя гроза чаще всего используется в иностранной литературе, а в России метеорологи говорят о грозе со снегом.
Молния зимой — довольно редкое явление:
Гроза – привычное, но непредсказуемое и опасное явление. Частота ее повторяемости в теплый период с каждым годом возрастает, что связано с глобальными климатическими преобразованиями. Синоптики по довольно четким атмосферным признакам определяют наступление грозы, но вычислить, куда ударят молнии, невозможно. Поэтому ежегодно в новостях доводится слышать о жертвах стихии.
Откуда берутся гром и молния?
Именно в такой момент и происходит вспышка молнии, которая сопровождается раскатами грома. Наэлектризованные облака создают молнию. Но далеко не в каждом облаке содержится достаточная мощность, для того, чтобы пробить атмосферный слой. Для проявления силы, стихии необходимы определенные обстоятельства.
Грозовым может считаться облако, высота которого достигает нескольких тысяч метров. Низ тучи располагается у земной поверхности, температурный режим там выше, чем в верхней части облака, где капли воды способны замерзать. Массы воздуха находятся в постоянном движении.Теплый воздух уходит вверх, а холодный – опускается. При движении частиц они электризуются,то есть напитываются электричеством. В разных частях облака накапливается неодинаковый запас энергии. Когда ее становится слишком много, происходит вспышка, которую сопровождают раскаты грома. Это и есть гроза Какие бывают молнии? Кто-то может подумать, что молнии все одинаковые, мол гроза и есть гроза. Однако, существует несколько видов молний, которые очень отличаются друг от друга. Линейная молния – это наиболее часто встречающаяся разновидность. Она выглядит как перевернутое разросшееся дерево. От главного канала (ствола) отходит несколько более тонких и коротких «отростков».
Поскольку на ее пути встречаются преграды, чтобы их обойти, молния вынуждена менять свое направление. Поэтому земли она достигает в виде небольшой лестницы. Скорость ее движения составляет примерно 50 тысяч километров в секунду. После того как молния пройдет свой путь, она на несколько десятков микросекунд, заканчивает движение, при этом ее свет ослабевает. Затем начинается следующая стадия: повторение пройденного пути.
Жемчужная молния. Эта молния, также, как и предыдущая, является редким природным явлением. Чаще всего она появляется после линейной и полностью повторяет ее траекторию. Она представляет собой шары, находящиеся на расстоянии друг от друга и напоминающие собой бусы. Шаровая молния. Это особая разновидность. Природное явление, когда молния имеет форму шара, светящего и плывущего по небу. В этом случае траектория ее полета становится непредсказуемой, что делает ее еще опаснее для человека.
В большинстве случаев, шаровая молния возникает в сочетании с другими видами. Однако известны случаи, когда она появлялась даже в солнечную погоду. Размер шара может быть от десяти до двадцати сантиметров.
Какие молнии считаются наиболее опасными?
Обычно за первым ударом грома и молнии следует второй. Это связано с тем, что электроны на первой вспышке создают возможность второму прохождению электронов. Поэтому последующие вспышки происходят одна за другой почти без временных промежутков, ударяя в одно и то же место.
При этом необходимо быть как можно ближе к поверхности земли. То есть не нужно забираться на дерево и уж тем более стоять под ним, особенно если оно одно посреди открытого места. Кроме того, нельзя пользоваться любыми мобильными устройствами (телефонами, планшетами и т.д.), потому что они могут притягивать к себе молнию.
Почему гремит гром и сверкает молния
История механизмов громообразования
Выводы касательно молнии
Выводы касательно грома
За очевидным и простым утверждением «гром появляется как следствие электрического разряда огромной силы, как следствие молнии» стоит немало очень интересных подробностей.
Причем подробностей далеко не очевидных, для их выяснения потребовались кропотливые исследования и немало времени.
Достаточно сказать, что даже преуспевающая физика начала нашего века не могла однозначно ответить на такой, казалось бы, простой вопрос: каков конкретный механизм генерирования звуковых волн при разряде молнии, как устроен сверхмощный громкоговоритель грозы?
История механизмов громообразования
В то время обсуждались четыре возможных механизма, так сказать, громообразования, вот короткое изложение их сущности.
Теперь известно, что возникновение грома в основном связано именно с этим последним процессом — резким увеличением температуры (до 30 тысяч градусов) и давления (в 10 — 100 раз больше атмосферного) в канале молнии.
Почему гремит гром и сверкает молния
Но и три остальных процесса тоже происходят при грозовом разряде, это подтверждено экспериментально. В частности, линии кислорода и водорода обнаруживаются при изучении спектра молнии.
Само возникновение звуковой волны при резком расширении воздуха — процесс многоступенчатый. Во всяком случае, в нем явно выделяются два этапа. Сначала расширяющийся воздух создает ударную волну — частицы воздуха расходятся от места «взрыва» со сверхзвуковой скоростью, но такое движение еще не есть звук.
Ударная волна сжимает и нагревает воздух и в итоге достаточно быстро растрачивает свою энергию на различные физические эффекты, в том числе и на генерирование звуковых волн.
Почему гремит гром и сверкает молния
К счастью, этот процесс характеризуется сравнительно низким коэффициентом полезного действия — только 1% энергии ударной волны расходуется на генерирование звука, остальная энергия в основном уходит на нагревание воздуха вблизи канала молнии.
Можно представить себе, какой безумный грохот стоял бы во время грозы, если бы звук генерировался с более высоким КПД, если бы ему, например, доставалась половина или даже четверть энергии ударной волны. Ударной волне удается уйти от огненного шнура молнии не более чем на метр, а звуковые волны зарождаются еще дальше от шнура, где-то на расстоянии от 1 метра до 5 — 8 метров.
Сам процесс громообразования и важнейшие характеристики звука, в частности его основная частота, основной тон, зависят от первопричины — от разряда молнии, от его энергии, а также от атмосферного давления в районе разряда: чем больше мощность разряда и чем ниже давление, тем грубее голос грома, тем меньше его основная частота.
Так что сравнительно высокий, резковатый тон грома говорит о том, что он рожден не самой мощной молнией. Чаще всего основная звуковая частота грома — 60 герц. Это чуть выше, чем гудение плохо стянутого трансформатора или дросселей у ламп дневного света.
Примерно такую частоту можно получить, ударив по девятой слева рояльной клавише, которой соответствует «си» контроктавы. Но основной тон грома, конечно, окрашен многими более высокочастотными и более низкочастотными звуками так же, например, как звучание барабана.
Основная мелодия грома — его перекаты, периодические всплески и затухания зависят главным образом от геометрии молнии. Об этой зависимости и ее экспериментальной проверке подробно рассказано в опубликованной в журнале «Scientific American» статье профессора Райсского университета (США) А. Фью «Гром».
Выводы касательно молнии
Сейчас будут коротко пересказаны некоторые выводы профессора А. Фью касательно грома, но перед этим необходимо сказать несколько слов о самой молнии.
Начало молнии дает накопление электрического заряда в облаках, их сильнейшая электризация. Еще и сегодня нет единого мнения, и существует несколько гипотез по поводу механизма электризации облаков.
Согласно одной из них, электризация происходит в результате соприкосновения мельчайших частиц льда, которые входят в состав облака и могут несколько различаться по температуре. При таком соприкосновении на более холодных микрольдинках появляется отрицательный электрический заряд, а на сравнительно теплых — положительный.
И в итоге области облака, имеющие разную температуру, оказываются также обладателями значительных электрических зарядов разного знака.
Согласно другой теории, электризация связана с соударениями твердых частиц (льдинок) или жидких (капелек). Соударения эти происходят при движении частиц в начальном электрическом поле облака, которое затем усиливается скоплением самих заряженных частиц.
Есть также теория, утверждающая, что электризация облака происходит под влиянием электрического заряда прилегающих к земле слоев атмосферы. Слои эти всегда несут положительный электрический заряд, он притягивает отрицательно заряженные льдинки и капельки, которые входят в состав облака, и в итоге облако поляризуется — в его нижней части накапливается достаточно большой отрицательный заряд, в верхней — положительный.
Суммарный заряд, накопленный облаком, — это обычно 30 — 50 кулонов, величина сама по себе не очень большая. Такой заряд, например, проходит по нити лампочки карманного фонаря примерно за З минуты (180 секунд) — ток лампочки обычно 0,15 – 0,25 ампера, а 1 ампер, как известно, соответствует прохождению через какой-либо контрольный пункт, через поперечное сечение проводника заряда в 1 кулон за секунду.
Здесь, кстати, уместно обратить внимание на первое отличие молнии от сравнительно спокойных токов в наших домашних электрических цепях — заряд в 30 — 50 кулонов, накопившийся в облаке, проходит по стволу молнии не за минуту, не за секунду, а за миллионные доли секунды (микросекунды), и поэтому ток молнии — это десятки и сотни тысяч ампер.
Второе отличие в том, что ток в стволе молнии, само движение зарядов, создается электродвижущей силой в сотни миллионов вольт. А электродвижущая сила (напряжение) на равных с током входит в формулу, для подсчета работы, выполняемой электричеством, и его мощности. И нетрудно подсчитать, что мощность молнии — это многие миллионы киловатт.
Все молнии можно разбить на три-четыре большие группы: одни проскакивают между разноименно заряженными частями одного облака, другие — между облаками, третьи — между облаком и землей.
Почему гремит гром и сверкает молния
В самом процессе развития молнии (мы коснемся его на примере молнии «облако – земля») можно выделить несколько стадий. Основные события здесь развиваются в сильном электрическом поле, возникающем между обкладками огромного конденсатора, между заряженным облаком и землей.
Сначала под действием этого поля сравнительно небольшое количество свободных электронов движется от облака к земле, ионизируя по пути встречные атомы воздуха. Возникают электронные лавины — их называют стримерами, — из которых складывается ярко светящийся изломанный канал ионизированного воздуха.
Это так называемый лидер, своего рода проводник, который облако быстро прокладывает в сторону земли. Но до земной поверхности лидер обычно не доходит. По мере приближения к ней он, как и полагается проводнику, соединенному с облаком, со всевозрастающей силой тянет к себе положительные заряды (напоминаем — само облако или, во всяком случае, нижняя его часть несет отрицательный заряд) из земли и примыкающего к ней воздуха.
Почему гремит гром и сверкает молния
Лидер опускается к земле намного медленней, со средней скоростью 200 километров в секунду; это именно средняя скорость — лидер движется к земле рывками, проходит 50 — 100 метров со скоростью около 50 000 километров в секунду, приостанавливается на несколько десятков микросекунд и идет дальше; при каждом таком рывке лидера вниз смещается какая-то часть заряда облака;
за такое прерывистое движение его называют ступенчатым лидером; лидеры, следующие за первым, получаются более ровными, и их называют стреловидными — по проторенной дорожке идти всегда легче.
Заряд высоких участков облака тоже может дать начало непрерывному, стреловидному лидеру, пронизывающему само облако; молния внутри облака нередко ограничивается стадией лидера; его длина в этих случаях может достигать 150 километров; в средних широтах разряды внутри облака составляют в среднем 150 километров от общего числа молний, а по мере приближения к экватору их доля возрастает до 90%.
Сильный ветер может смещать разряды, повторяющиеся в одном канале, образуя широкую, так называемую ленточную молнию; случаются затяжные молнии, у которых сильный ток в канале длится довольно долго, вплоть до десятых долей секунды.
Многократная молния в одном канале может длиться больше секунды; в образование одной молнии вовлекаются электрические заряды из огромного объема облака — до нескольких кубических километров.
И в заключение, о некоторых непонятных пока особенностях молнии, отличающих ее от хорошо изученного в лабораториях разряда между металлическими электродами:
молнии не бывают короче нескольких сот метров;
молния возникает в электрическом поле значительно более слабом, чем необходимо для образования искры между электродами;
молния каким-то способом умудряется за тысячные доли секунды вобрать в себя заряды из огромных объемов облака.
Но хватит, пожалуй, о загадках молнии, пора переходить к загадкам грома.
Видео: Био — люминесцентный кальмар
Выводы касательно грома
Огромный, многокилометровый изогнутый канал молнии состоит как бы из соединенных друг с другом сравнительно прямых кусочков длиной в несколько метров. Они образуют так называемую микроструктуру молнии. А группы таких кусочков образуют более крупные куски, уже меньше похожие на прямую линию, но все же похожие.
Эти относительно прямые куски размером в несколько десятков метров образуют мезоструктуру молнии. Каждый элемент мезоструктуры можно рассматривать как самостоятельный элементарный излучатель звука.
Почему гремит гром и сверкает молния
Если принять, что средняя длина этого звукоизлучателя 50 метров, а длина молнии — 5 километров, то получится, что гром создают 100 элементарных излучателей, 100 отдельных «громкоговорителей».
Отсюда можно сделать несколько интересных выводов касательно звучания грома.
Во-первых, ясно, что звуки от разных излучателей придут в разное время, и это одна из причин раскатов грома. Если предположить, что мы находимся недалеко от основания молнии и что длина ее 5 километров, то раскаты грома будут продолжаться как минимум 15 секунд — звук движется со скоростью примерно 330 метров в секунду, и понадобится именно 15 секунд, чтобы до нас добрались звуковые волны от самого далекого элементарного излучателя, самого далекого участка молнии.
Растянутость звучания грома может появляться также из-за отражения звука от облаков или от различных наземных неровностей, но это не главная причина громовых раскатов. И уж, во всяком случае, не единственная.
Другая особенность грома связана с тем, что каждый элементарный источник звука, каждый участок мезоструктуры обладают заметной направленностью излучения. Он излучает звуковые волны главным образом в перпендикулярном направлении, точнее в пределах пространственного угла «+ или –» 30°, прилегающего к перпендикулярной плоскости, то есть всего в растворе угла 60°.
Почему гремит гром и сверкает молния
Сами участки мезоструктуры, как правило, расположены под разными углами к человеку, который слышит гром, и поэтому мы с разной громкостью воспринимаем звуковые волны, которые приходят к нам от разных звукоизлучателей.
При желании можно проделать такой эксперимент: сфотографировать молнию, записать на аудио рожденный ею гром, а затем измерить уровень звукового сигнала. Это наверняка позволит отождествить отдельные участки мезоструктуры и их звучание.
Кстати, изучение фотографий показало, что соседние мезоструктурные участки повернуты один относительно другого в среднем на 16°. Это намного меньше, чем пространственный угол 60°, в котором сосредоточена основная звуковая мощность каждого участка, а значит, большие группы излучателей направляют звук примерно в одну сторону.
Поэтому мы всю мелодию грома обычно слышим более или менее одинаково громкой, во всяком случае, не слышим резкой трескотни, напоминающей дробь барабана. Если канал молнии изгибается незначительно, то есть если мезоструктурные участки имеют почти одно и то же направление, то мы скорей всего услышим не перекаты, а протяжный гул.
Кроме того, на характер звучания сильно влияет постепенное затухание в атмосфере, причем чем выше частота звуковых составляющих грома, тем сильнее они затухают. Поэтому гром от далеких участков молнии и тем более от далеких молний слышится более глухим, более басовитым.
Точно так же от далеко шагающего оркестра до нас не доходят даже сильные высокочастотные звуки флейт, кларнетов, труб, а часто слышится лишь один монотонно бубнящий барабан.
Изучая гром, приходится учитывать также и отражение звука прежде всего от такого акустического зеркала, как поверхность земли. Даже ветер сильно влияет на звучание грома: он, во-первых, как бы подгоняет или притормаживает звуковую волну, а во-вторых, обычное изменение скорости ветра с высотой, как и изменение температуры, дает эффект преломления звука.
Суммарный эффект разных внешних факторов приводит к тому, что гром от разрядов, которые происходят на расстоянии 10 — 15 километров, можно и не услышать.
Почему гремит гром и сверкает молния
Тщательное изучение грома открывает дополнительные интересные возможности для исследования физики грозовых явлений. Так, например, анализируя запись звуковых сигналов, можно получить информацию о параметрах канала молнии, причем даже в месте вхождения этого канала в облака, которое фактически скрыто от других методов исследования.
Профессор А. Фью рассказал, что, изучая акустические записи гроз, ему удалось выделить информацию о процессах, посредством которых облако накапливает электричество, определить объем, в котором собирается заряд, и время восстановления заряда после удара молнии.
Было также установлено, что молнии, проскакивающие между облаками, в большинстве случаев горизонтальны, что центр отрицательного заряда внизу облака имеет обычно форму диска толщиной около двух километров и диаметром около десяти, что положительный заряд чаще всего размыт по верхней части облака.
Молния на ранней стадии грозы зарождается в нижней, отрицательно заряженной зоне облака, а верхняя положительно заряженная зона становится активной позже. Каналы молний идут из разных участков облака, но часто пересекаются в одном месте. Молния в одной части облака вызывает разряд в другой его части.
Аппаратура для изучения грома не очень-то сложна, однако создание такой аппаратуры, работа с ней и тем более машинная обработка результатов требуют, конечно, профессионального подхода к делу. Но в то же время извлечь кое-какие сведения о громе и молнии можно с помощью собственных своих приборов — глаза и уха, а также собственного и неплохого, кстати, компьютера.
Почему гремит гром и сверкает молния
Так, например, памятуя, чему равна скорость звука, ничего не составляет узнать расстояние до ближних и дальних участков молнии (простое правило: если время в секундах между вспышкой молнии и громом разделить на три, то получится расстояние в километрах).
Или, наконец, обнаружив несколько таких резких ударов, отметить, что произошло разветвление лидера, к земле поочередно подошло несколько его ветвей и началось несколько главных ударов.
Одним словом, если начать прислушиваться к грому, то постепенно при желании можно научиться многое слышать.
Инженер Р. Чикоруди