Гроза (атмосферное явление)

Гроза, атмосферное явление, при котором в мощных кучево-дождевых облаках и между облаками и землёй возникают сильные электрические разряды — молнии, сопровождающиеся громом. Как правило, при Г. выпадают интенсивные ливневые осадки, нередко град, и наблюдается усиление ветра, часто до шквала.

  По условиям развития Г. разделяются на внутримассовые и фронтальные. Внутримассовые Г. над материком возникают в результате местного прогревания воздуха от земной поверхности, что приводит к развитию в нём восходящих токов местной конвекции и к образованию мощных кучево-дождевых облаков. Поэтому внутримассовые Г. над сушей развиваются преимущественно в послеполуденные часы. Над морем Г. возникают вследствие развития конвекции в холодных воздушных массах, которые движутся в низкие широты над тёплой водной поверхностью, поэтому в данном случае некоторый максимум в суточном ходе имеет место в ночные часы.

  Фронтальные Г. возникают на фронтах атмосферных, т. е. на границах между тёплыми и холодными воздушными массами и не имеют регулярного суточного хода. Над материками умеренного пояса Г. наиболее часты и интенсивны летом, в засушливых районах — весной и осенью. Зимние Г. возникают здесь в исключительных случаях — при прохождении особенно резких холодных фронтов. Над океанами, зимой более тёплыми, чем материки, Г. (преимущественно внутримассовые) преобладают зимой.

  Г. на Земле распределены весьма неравномерно: в Арктике они возникают раз в несколько лет, в умеренном поясе в каждом отдельном пункте бывает несколько десятков дней с Г., а в отдельных районах — мировых центрах Г. (Индонезия, Центральная Америка и т. д.) число дней в году с Г. превосходит 200.

  Г. возникают в мощных кучевых облаках с вершинами в области температур ниже —15°, —20° С, т. е. на высотах порядка 7—15 км. Эти облака состоят из смеси капель (в высоких слоях — переохлажденных) и кристаллов. Сильные восходящие и нисходящие потоки, скорость которых достигает десятков м/сек, пронизывают грозовое облако, объём которого составляет несколько сот и даже тысяч км³. Масса водяных и ледяных частиц в этом объёме составляет 10⁶—10⁷ т. Потенциальная энергия, запасённая грозовым облаком, превышает 10¹³—10¹⁴ дж, т. е. равна энергии термоядерной мегатонной бомбы. Электрические заряды грозового облака, питающие молнии, равны 10—100 к и разнесены на расстояния от 1—2 до 10 км, а электрические токи, создающие эти заряды, достигают 10—100 а. Напряжённость электрического поля внутри грозового облака равна (1—3)·10⁵ в/м, а эффективная электропроводность в облаке почти в 100 раз больше, чем в окружающей атмосфере. Частота молний при Г. меняется от нескольких в 1 сек до одной в несколько мин. В этих условиях на поддержание тока молний расходуется 0,1—0,01 часть тока, текущего в грозовых облаках.

  Электрические характеристики Г. создаются в результате взаимодействия двух групп процессов, способствующих накоплению электрических зарядов и препятствующих им. К первым относятся процессы, ведущие к укрупнению частиц в грозовом облаке и росту электрических зарядов на них: увеличение поступления водяного пара, рост скоростей вертикальных токов воздуха и мощности облаков, наличие в облаках жидких и твёрдых частиц. Ко вторым относится электрическая проводимость облака. Соотношением интенсивностей обеих групп процессов объясняются как характерные особенности Г. — их сезонный ход, географическое распределение, строение Г. и т. д., так и их аномалии — появление Г. в тёплых облаках, возникновение необычайно интенсивных Г. и т. д.

  При Г. состояние атмосферы неустойчиво, поэтому можно ожидать появления эффективных методов управления Г., основанных на регулировании той или иной группы процессов, формирующих Г.

  Лит.: Тверской П. Н., Атмосферное электричество, Л., 1949; Имянитов И.М., Шифрин К. С., Современное состояние исследований атмосферного электричества, «Успехи физических наук», 1962, т. 76, в. 4, с. 593: Имянитов И. М., Чубарина Е. В., Шварц Я. М, Электричество облаков, Л., 1971.

  И. М. Имянитов.