Грозы. Возникновение и меры предосторожности

Введение

Земля окружена электрическим полем и заряжена отрицательно. Разность потенциалов  между поверхностью нашей планеты  и верхними слоями атмосферы, несущими положительный заряд, составляет несколько  тысяч вольт. Искровые разряды молнии достигают напряжения, измеряемого миллионами вольт, а при одной грозе расходуется столько же энергии, сколько ее выделяется при взрыве 10—15 водородных бомб.

 Ежегодно  на земном шаре бывает до 44 тысяч гроз, то есть около 2 тысяч гроз в час, и каждую  секунду жители в разных областях Земли видят около 100 молний. Случаются грозы чаще всего во второй половине дня — между 13 и 24 часами; минимальное число их наблюдается между 15 и 18 часами. Продолжительность гроз обычно около часа. Однако в тропиках и в горах Кавказа они иногда продолжаются до 12—13 часов. Наибольшее число грозовых дней — 220 в году — зарегистрировано на острове Ява (Индонезия), а у г. Бей-тензорга даже 322 дня!

 Почти совсем  не бывает грозовой погоды  в городе Санта-Мария (штат  Калифорния, США), где грозы случаются не чаще одного раза в два года. А в Египте гроза бывает всего один раз в двести лет.

 Молнии, как  правило, наблюдаются летом. Однако  в странах с влажным климатом  и теплыми зимами можно видеть  молнии и в зимние месяцы. Изредка молнии наблюдались зимой и в нашей стране 
 

Причины возникновения ЧС 

     Возникновению грозы предшествует ряд причин. Накапливающиеся  облака получают отрицательные электрические  заряды в основном благодаря трению кристалликов льда, из которых состоят  облака, других частиц (примесей) о восходящие потоки теплого воздуха. Растительность на земле выделяет в атмосферу достаточно, большое количество эфирных масел. Эти масла в процессе их разложения образуют ионы, которые способствуют накоплению электрических зарядов в облаках. Этим и объясняется то, что грозы обычно бывают в местностях с довольно обширной растительностью. В пустынях гроз почти не бывает. Там они могут иметь место только тогда, когда ветер приносит уже заряженные облака. В умеренных широтах грозы начинаются весной (с появлением растительности) и заканчиваются осенью, когда растительность увядает.

     С точки зрения физики — образуется как бы огромный конденсатор, где  облако формирует одну обкладку конденсатора, а поверхность земли — другую обкладку. Величина заряда такого конденсатора в среднем составляет 100 кв/м². Возникновение коронного (светящегося) разряда, в обычном понимании «удара молнии», возможно там, где плотность зарядов наибольшая. Это обычно образующееся электрическое поле у высоких остроконечных предметов на земле (вершина дерева, наиболее высокие точки здания). В момент, когда напряженность поля у таких предметов достигает 25—30 кв/см², происходит разряд конденсатора «облако—земля». Такой разряд приобретает форму огромной искры-молнии. Длина такой искры может быть от сотен метров до нескольких километров при температуре разряда до 10 000°.

     Звуковое  сопровождение молнии — гром —  продолжается и после разряда  по той причине, что канал, через  который произошел разряд, при  охлаждении резко сжимаетвоздух.

     Грозовой  разряд, кроме своей обычной линейной формы, может приобретать и форму шара. Этот шар является довольно устойчивым образованием. Он может существовать до нескольких десятков секунд. Причины образования шаровой молнии и ее природа до настоящего времени полностью не изучены. Но есть основания полагать, что это быстро вращающийся пустотелый сгусток зарядов. По своему весу шаровая молния легче воздуха, поэтому она свободно перемещается с потоками воздуха. А это значит, что шаровая молния может легко проникнуть в помещение вместе со сквозняком (открытые окна, двери, проходы печных труб, любые щели). В помещении шаровая молния свободно перемещается вместе с потоками воздуха и во многих случаях сама покидает помещение. Важно помнить, что категорически запрещается любое движение людей при этом, так как любое движение создает вихревые потоки воздуха, которые могут втянуть в себя шаровую молнию. К примеру — человек побежал от шаровой молнии. За его спиной образуется поток воздуха. Шаровая молния может быть втянута в этот поток и следовать за бегущим. Возможен трагический исход. Оставаясь неподвижным, вы многократно увеличиваете шанс не быть пораженным шаровой молнией. 

     Описание  ЧС 

     Одно  время грозы классифицировались в соответствии с тем, где они  наблюдались, — например, локальные, фронтальные или орографические. В настоящее время более принято классифицировать грозы в соответствии с характеристиками самих гроз и эти характеристики в основном зависят от метеорологического окружения, в котором развивается гроза.

       Основным необходимым условием для образования грозовых облаков является состояние неустойчивости атмосферы, формирующее восходящие потоки. В зависимости от величины и мощности таких потоков формируются грозовые облака различных типов.

     Одноячейковое облако 

     Цикл  жизни одноячейкового облака. 

     Одноячейковые кучево-дождевые (Cumulonimbus, Cb) облака развиваются  в дни со слабым ветром в малоградиентном  барическом поле. Их называют ещё внутримассовыми  или локальными грозами. Они состоят  из конвективной ячейки с восходящим потоком в центральной своей части. Они могут достигать грозовой и градовой интенсивности и быстро разрушаться с выпадением осадков. Размеры такого облака: поперечный 5-20 км, вертикальный — 8-12 км, продолжительность жизни около 30 минут, иногда до 1 часа. Серьёзных изменений погоды после грозы не происходит.

     Многоячейковые  кластерные грозы 

     Схема многоячейковой грозовой структуры. 

     Это наиболее распространённый тип гроз, связанный с мезомасштабными (имеющими масштаб от 10 до 1000 км) возмущениями. Многоячейковый кластер состоит из группы грозовых ячеек, двигающихся как единое целое, хотя каждая ячейка в кластере находится на разных стадиях развития грозового облака. Грозовые ячейки, находящиеся в стадии зрелости, обычно располагаются в центральной части кластера, а распадающиеся ячейки с подветренной стороны кластера. Они имеют поперечные размеры 20—40 км, их вершины нередко поднимаются до тропопаузы и проникают в стратосферу. Многоячейковые кластерные грозы могут давать град, ливневые дожди и относительно слабые шквальные порывы ветра. Каждая отдельная ячейка в многоячейковом кластере находится в зрелом состоянии около 20 минут; сам многоячейковый кластер может существовать в течение нескольких часов. Данный тип грозы обычно более интенсивен, чем одноячейковая гроза, но много слабее суперячейковой грозы 

     Многоячейковые  линейные грозы (линии  шквалов) 

     Многоячейковые  линейные грозы представляют собой  линию гроз с продолжительным, хорошо развитым фронтом порывов ветра  на передней линии фронта. Линия  шквалов может быть сплошной или содержать бреши. Приближающаяся многоячейковая линия выглядит как тёмная стена облаков, обычно покрывающая горизонт с западной стороны (в северном полушарии). Большое число близко расположенных восходящих/нисходящих потоков воздуха позволяет квалифицировать данный комплекс гроз как многоячеечный, хотя его грозовая структура резко отличается от многоячейковой кластерной грозы. Линии шквалов могут давать крупный град и интенсивные ливни, но больше они известны как системы, создающие сильные нисходящие потоки. Линия шквалов близка по свойствам к холодному фронту, но является локальным результатом грозовой деятельности. Часто линия шквалов возникает впереди холодного фронта. На радарных снимках эта система напоминает изогнутый лук (bow echo). Данное явление характерно для Северной Америки, на территории Европы и Европейской территории России наблюдается реже. 

     Суперячейковые  грозы 

     Вертикальная  и горизонтальная структура суперячейкового  облака. 

     Суперячейка — наиболее высокоорганизованное грозовое облако. Суперячейковые облака относительно редки, но представляют наибольшую угрозу для здоровья и жизни человека и его имущества. Суперячейковое облако схоже с одноячейковым тем, что оба имеют одну зону восходящего потока. Различие состоит в том, что размер ячейки огромен: диаметр порядка 50 км, высота 10-15 км (нередко верхняя граница проникает в стратосферу) с единой полукруглой наковальней. Скорость восходящего потока в суперячейковом облаке значительно выше, чем в других типах грозовых облаков: до 40 — 60 м/с. Основной особенностью, отличающей суперячейковое облако от облаков других типов является наличие вращения. Вращающийся восходящий поток в суперячейковом облаке (в радарной терминологии называемым мезоциклоном) создаёт экстремальные по силе погодные явления, такие, как гигантский град (более 5 см в диаметре), шквальный ветер до 40 м/с и сильные разрушительные смерчи. Окружающие условия являются основным фактором в образовании суперячейкового облака. Необходима очень сильная конвективная неустойчивость воздуха. Температура воздуха у земли (до грозы) должна быть +27…+30 и выше, необходим ветер переменного направления, вызывающий вращение. Однако главным условием для образования суперячейки является сдвиг ветра в средней тропосфере. Осадки, образующиеся в восходящем потоке, переносятся по верхнему уровню облака сильным потоком в зону нисходящего потока. Таким образом, зоны восходящего и нисходящего потоков оказываются разделёнными в пространстве, что обеспечивает жизнь облака в течение длительного периода времени. Обычно на передней кромке суперячейкового облака наблюдается слабый дождь. Ливневые осадки выпадают вблизи зоны восходящего потока, а наиболее сильные осадки и крупный град выпадают к северо-востоку от зоны основного восходящего потока. Наиболее опасные условия наблюдаются неподалёку от зоны основного восходящего потока (обычно смещённые к задней части грозы). 

     Меры  предосторожности ЧС 

     Вариант 1. Вы в лесу.

     Молния  в лесу практически никогда не бьет в землю, за исключением полян, ибо деревья являются естественными  громоотводами, причем вероятность попадания молнии в конкретное дерево прямо пропорциональна его высоте. Отсюда мораль: держитесь подальше от высоких деревьев. Самый грамотный вариант — усесться между низкорослыми деревьями с густыми кронами. При этом определите приблизительно высоту выбранных вами деревьев и постарайтесь размещаться от них на расстоянии, не превышающем эту высоту. Допустим, высота деревьев примерно 4-5 метров, соответственно, размещаться между ними надо так, чтобы до каждого из деревьев было не менее 4-5 метров. Это называется "конус защиты".

       Кроме того, надо помнить, что  чаще всего молния ударяет  в дубы, тополя, вязы. Реже — в  ель, сосну. Совсем редко —  в березы, клены. Сидеть лучше  в так называемой "позе эмбриона" — спина согнута, голова опущена  на согнутые в коленях ноги и предплечья рук, ступни ног соединены вместе.

       Выбирая себе убежище, обратите  внимание — нет ли рядом  деревьев, ранее пораженных грозой, расщепленных. В таком случае  лучше держаться подальше от  этого места. Обилие пораженных  молнией деревьев свидетельствует, что грунт на данном участке имеет высокую электропроводность, и удар молнии в этот участок местности весьма вероятен.

       Разбивать палатки также лучше  всего на небольшой полянке  в среднелесье. Ставить палатки  на открытом месте опасно.  
 

     Вариант 2. Засада. Вы в поле.

     При первых признаках приближающейся грозы  надо: как можно быстрее переместиться  в сторону надежного ближайшего укрытия (лес, деревня), удаляясь одновременно от отдельно стоящих деревьев или  рощ. Если отдельно стоящее дерево расположено на вашем пути к деревне, плюньте на деревню. Тут приоритетной задачей будет все-таки отдаление от возможных зон попадания разряда. Отдаляться надо не менее чем на 150-200 м. С началом грозы, если вы так и не добежали до укрытия: присесть как можно ниже, а когда гроза подойдет совсем близко — лечь на землю. И тихо, смиренно, неподвижно лежать. При этом следует помнить, что песчаная и каменная почвы безопаснее, чем глинистая. И не спешите двигаться с места, когда гроза начнет уходить, — переждите 20-30 минут после того, как ударила последняя молния.

       Нельзя: перемещаться, в особенности  гордо и бестрепетно; прятаться  в стога сена, под одиноко стоящие  деревья или островки деревьев, тем более прикасаться к ним  руками и прочими частями тела. Человеческая психология такова, что в большом и мощном он склонен видеть защиту. В грозу работает обратный закон: чем ты мельче, тем больше у тебя шансов не попасть под разряд. Поэтому деревья обходим подальше.  

     Вариант 3. Вы в речке, и  рядом заливной луг.

     Первое: срочно уматывать. Сначала, как водится, из речки, а затем как можно  дальше от берега. Пойма — это  такое сладостное для молний местечко, где резвиться они могут до посинения. Нельзя: лезть в воду; укрываться в пойменных кустах и  опять-таки — под деревьями. Человек, находящийся на плавсредстве, при приближении грозы должен немедленно пристать к берегу. Если это невозможно — осушить лодку, переодеться в сухую одежду, если есть, поднять защитный тент, подложить под себя спасательный жилет, сапоги, снаряжение и т.п. электроизолирующие предметы, накрыться полиэтиленом таким образом, чтобы дождевая вода стекала за борт, не внутрь плавсредства, но при этом полиэтилен не должен соприкасаться с водой!  

     Вариант 4. Вы на полпути к  покорению своей  вершины.

     В горной местности при приближении грозы надо постараться спуститься с возвышенностей — хребтов, холмов, перевалов, вершин и т.п. Нельзя прислоняться или прикасаться при передвижении или отдыхе к скалам, отвесным стенам. Нельзя прятаться под скальными нависаниями. Опасно находиться возле водотоков (расщелин, желобов и т.д.), так как во время грозы даже мелкие трещины, заполненные водой, становятся проводником для стекания электричества. Лучше всего остановиться возле высокого вертикального отвеса ("пальца"). При этом высота отвеса должна быть, по меньшей мере, в 5-6 раз больше высоты человека, соответственно зона безопасности будет равна высоте отвеса, отмеренной в горизонтальной плоскости. Однако ближе чем на 2 м к стене приближаться нельзя. Можно укрываться в естественных нишах-пещерах в склоне, но также не ближе 2м от стены.

     Металлические предметы — альпинистские крючья, ледорубы, кастрюли, собрать в рюкзак и спустить на веревке на 20-30 м  ниже по склону.  

     Вариант 5. Гроза застала  вас в машине.

     Многие  ошибочно считают, что опасно пережидать грозу, сидя в автомобиле. На самом деле машина достаточно хорошо защищает находящихся внутри людей, поскольку даже при ударе молнии разряд идет по поверхности металла. Поэтому если гроза застала вас в машине, задраиваем все окна и ждем, пока ненастье минует.