Почему град выпадает в теплое время года. Почему идет град

Летняя погода изменчива. На небе вдруг появляются черные тучи, которые являются предвестниками дождя. Но вопреки нашему ожиданию, вместо дождинок на землю начинают падать кусочки льда. И это при том, что на улице стоит довольно жаркая и душная погода. Откуда они берутся?

Во – первых, это природное явление принято называть градом. Оно довольно редкое, и возникает лишь при определенных условиях. Как правило, в течение лета град выпадает один – два раза. Сами градинки представляют собой кусочки льда, размером от нескольких миллиметров, до нескольких сантиметров. Более крупные градинки образуется чрезвычайно редко и, скорее всего, являются исключением из общих правил. Как правило, их размер не больше голубиного яйца. Но и такой град весьма опасен, так как может повреждать посевы зерновых, и наносить ощутимый вред плантациям овощеводов.

Что касается формы градинок, то они могут быть совершенно разными: шар, конус, эллипс, кристалл. Внутри них могут находиться кусочки пыли, песка или пепла. В этом случае их размер и вес может значительно увеличиваться, порой, до одного килограмма.

Для того чтобы возник град, необходимо два условия – низкая температура верхних слоев атмосферы, и мощные восходящие потоки воздуха. Что происходит в этом случае? Находящиеся в облаке капельки воды замерзают и превращаются в кусочки льда. Под действием силы тяжести они должны бы были опуститься в нижние, более теплые слои атмосферы, растаять, и пролиться на землю дождем. Но ввиду сильных восходящих воздушных потоков, этого не происходит. Льдинки подхватываются, двигаются хаотично, сталкиваются, и смерзаются друг с другом. С каждым часом их становится все больше. По мере увеличения размеров, увеличивается и их масса. В конце концов, наступает такой момент, когда их сила тяжести начинает превышать силу восходящих воздушных потоков, что и приводит к возникновению града. Иногда град идет вперемешку с дождем, а также сопровождается громом и молнией.

Если посмотреть на структуру градины, то она невероятно похожа на луковицу. Разница лишь в том, что состоит она из многочисленных наслоений льда. По сути - это тот же торт «Наполеон», только вместо крема и коржей, в нем присутствуют слои снега и льда. По числу таких слоев можно определить, сколько раз градинка подхватывалась воздушным потоком и возвращалась в верхние слои атмосферы.

Чем опасен град?

Градины падают на землю со скоростью 160 км/час. Если такая льдинка ударит человека по голове, то он может получить серьезную травму. Град может повредить автомобиль, разбить оконное стекло, нанести непоправимый веред растениям.

С градом можно успешно бороться. Для этого в облако выстреливают снарядом, который содержит аэрозоль, обладающий способностью уменьшать размер льдинок. В результате вместо града на землю выпадает обыкновенный дождь.

Вряд ли жители области, где прошел самый большой в мире град, стали довольны такой славой их земли. Град – одно из самых опасных . Он проявляется в падении с неба тяжелых кусков льда, как правило, имеющих округлую форму. Град уничтожает посевы, рушит инфраструктуру и может даже убивать людей и животных.

Где и когда выпал самый большой град?

Топ-1. Южная Дакота, 2010 год

По данным современных метеонаблюдений, самый большой град выпал 23 июля 2010 года. Местом действия стал городок Вивиен в Южной Дакоте (США). В послеобеденные часы и ранним вечером в центральной части штата шли грозы. Особенно сильная гроза, двигаясь к югу, прошла по округам Стэнли, Джонс и Лайман.

По данным метеорологов, особенно пострадал городок Вивиен, где засвидетельствовали град, торнадо и шквальный ветер. Диаметр выпавших градин составил около 47 сантиметров, а вес – около 900 грамм.

Уцелевшую градину рекордного диаметра обнаружил житель городка по имени Ли Скотт. Упавший с неба ледяной камень сумел создать ударную яму диаметром 25 сантиметров. Сотрудники национальной метеорологической службы прибыли на место не сразу. И ко времени, когда они смогли измерить сохранившиеся осадки, градина успела уменьшиться в размерах за счет таяния.

Долгое время крупнейшим градом в истории (среди зафиксированных) считался выпавший летом 2003 года в американском штате Небраске. Гроза прошла по южной части штата в июне. Измерения сохранившихся градин показали, что их диаметр составлял около 18 сантиметров. При этом окружность градины составила 47 сантиметров, что больше, чем у образца, упавшего спустя семь лет на Дакоту. Ударная яма на месте падения градины составила 36 сантиметров в диаметре, что также превосходит результат, обнаруженный в Дакоте.

Градина рекордного размера была обнаружена сотрудниками климатологической службы 22 июня около городка Аврора. Джей Лоурингтон, сотрудник службы, заметил, что, если бы местные жители не подобрали градину и не обеспечили ей подходящий температурный режим до приезда ученых, они бы не узнали о рекорде. Также он отметил, что кусок ледяного камня упал в сточную канаву и потерял 40% своего веса.

Градина была доставлена в Национальный центр атмосферных исследований в городе Боулдер (штат Колорадо), где она должна храниться вечно.

Град обрушился на местечко Коффивилл 3 сентября 1970 года. По данным исследователей, диаметр самой большой градины составил 14 сантиметров, а вес достигал 700 грамм.

Хотя самые большие по диаметру и окружности градины обрушивались в течение последних ста лет на США, у многих странах есть собственные (пусть и менее впечатляющие) рекорды:

• Канада. 31 июля 1987 года на провинцию Алберта обрушилось «Эдмонтонское торнадо». После него была обнаружена градина диаметром 7,8 сантиметров.
• Австралия. 14 апреля 1999 года страшный град обрушился на Сидней. Самые большие градины достигали размера в 9,5. сантиметров. Шторм повредил 20 тысяч зданий, 40 тысяч автомобилей и 25 самолетов, находившихся в аэропорту. Молния убила одного рыбака, и несколько человек были ранены. Ущерб от града составил полтора миллиарда долларов США.
• Германия. Серия крупных градов обрушилась на территорию земель Баден-Вюртемберг и Нижняя Саксония. Около вюртембергского города Ройтлинген была обнаружена градина диаметром 14 сантиметров.

Первый засвидетельствованный в истории град-убийца, возможно, относится к IX столетию нашей эры. Около озера Роопкунд в Гималаях обнаружили несколько десятков скелетов людей, погибших в IX веке. Предполагают, что это были переселенцы, искавшие новое место для жизни. Одна из версий их гибели – сильный град.

Самый тяжелый в истории наблюдений град упал на район Гопалганджи в Бангладеше 14 апреля 1986 года. Сохранившиеся образцы при измерениях показали вес в один килограмм. Осадки в Бангладеше привели к человеческим жертвам – погибло 92 человека.

Наибольшее скопление града на земле было зафиксировано в 1959 году в Канзасе. 3 июня район Селдон подвергся продолжительному градопаду, после чего площадь до 140 квадратных километров была усеяна осадками высотой до 45 сантиметров.

Самый смертоносный град в истории наблюдений засвидетельствован в Индии. В 1888 году природная катастрофа обрушилась на районы Морабахад и Бехери. По словам очевидцев, с неба падали градины размером с апельсин. Градопад привел к гибели 246 человек и 1 600 овец и коз. В конце XIX века еще не существовало системы предупреждения о граде, что привело к такому количеству жертв.

Это не единственные примеры убийственных выпадений осадков в мире. В 1979 году в колорадском городе Форт Коллинз прошел град, в ходе которого с неба падали ледяные глыбы размером с грейпфрут. Они повредили 2 000 домов и 2 500 машин. Двадцать пять человек были ранены (главным образом от ударов градин по голове), а маленький ребенок умер от перелома черепа, пока его мать искала укрытие от гнева природы.

Хотя самый большой в мире градне привел к наибольшему разрушению, он оставил свой след на облике Южной Дакоты. Сегодня эффективнее работает система предупреждения о чрезвычайных ситуациях, что позволяет не допустить человеческих жертв. Но современные деревни и города по-прежнему уязвимы перед падающими с неба ледяными глыбами, которые повреждают дома, и сады.

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.

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 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.

Что такое град и как он образуется

Очень часто в летнюю пору наблюдается необычный вид осадков в виде небольших, а иногда и крупных льдинок. Их форма может быть разной: от мелких крупинок до больших градин размером с куриное яйцо. Такой град может вызвать катастрофические последствия – насести материальный ущерб и вред здоровью, а также урон сельскому хозяйству. Но где и как образуется град? Этому есть научное объяснение.

Образованию града способствуют сильные восходящие потоки воздуха внутри большого кучевого облака. Этот вид атмосферных осадков состоит из кусочков льда разного размера. Структура градины может состоять из нескольких чередующихся слоев льда – прозрачных и полупрозрачных.

Как образуются льдинки

Образование града – сложный атмосферный процесс, основанный на круговороте воды в природе. Теплый воздух, который содержит пары влаги, в жаркий летний день поднимается вверх. По мере увеличения высоты эти пары охлаждаются, а вода конденсируется – так образуется облако. Оно, в свою очередь становится источником дождя.

Но бывает и так, что днем слишком жарко, а восходящий поток воздуха настолько сильный, что капли воды поднимаются на очень большую высоту, минуя область нулевой изотермы, и становятся переохлажденными. В таком состоянии капли могут встречаться даже при температуре в -400С на высоте более 8-ми километров. Переохлажденные капли сталкиваются в воздушном потоке с мельчайшими частицами песка, продуктами сгорания, бактериями и пылью, которые становятся центрами кристаллизации влаги. Так зарождается льдинка – к этим маленьким частичкам прилипают все новые капельки влаги и при изотермической температуре превращаются в настоящий град. Структура градины может поведать историю ее зарождения посредством слоев и своеобразных колец. Их количество свидетельствует о том, сколько раз градинка поднималась в верхние слои атмосферы и спускалась обратно в облако.

От чего зависит размер градин

Скорость восходящих потоков внутри кучевых облаков может варьировать от 80 до 300 км/час. Поэтому сформированные только что льдинки могут непрестанно перемещаться также на большой скорости вместе с потоками воздуха. И чем больше будет скорость их перемещения, тем больше будет размер градин. Проходя многократно через слои атмосферы, где температура изменяется, поначалу маленькие градинки обрастают новыми слоями воды и пыли, формируя порой градины внушительных размеров – диаметром в 8-10 см и весом до 500 грамм.

Одна капля дождя формируется примерно из миллиона переохлажденных частиц воды. Градины, диаметр которых превышает 50 мм, обычно формируются в ячейковых кучевых облаках, где наблюдается сверхмощные восходящие потоки воздуха. с участием таких дождевых облаков может породить интенсивные шквалы ветра, сильные ливни и смерчи.

Как бороться с градом?

За многолетнюю историю метеонаблюдений люди обнаружили, что градины не образуются при резких звуках. Поэтому наиболее современными средствами борьбы с градом, которые доказали свою эффективность, являются специальные зенитные орудия. При выпуске зарядов из таких орудий по черным, густым облакам достигается сильный звук от их разрыва. Разлетающиеся частицы порохового заряда способствуют формированию капель на сравнительно небольшой высоте. Так, содержащаяся в воздухе влага не формирует град, а проливается на землю дождем.

Еще один популярный способ предотвращения выпадения осадков в виде града – искусственное распыление мелкой пыли. Для этого обычно используются самолеты, которые пролетают непосредственно над грозовым облаком. При распылении микроскопических частиц пыли создается огромное количество градовых зародышей. Эти мельчайшие частички льда перехватывают капли переохлажденной воды. Суть метода состоит в том, что в грозовом облаке запасы переохлажденной воды невелики, а каждый зародыш града препятствует росту других. Поэтому выпадающие на землю градинки имеют небольшой размер и не наносят серьезного урона. Также существует большая вероятность, что вместо града пойдет обычный ливень.

Такой же принцип используется и в третьем способе предотвращения града. Искусственные градовые зародыши могут быть созданы, если внести в переохлажденную часть кучевого облака йодистое , сухую углекислоту или свинец. Из одного грамма этих веществ может быть создано 1012 (триллион) кристалликов льда.

Все эти способы борьбы с градом зависят от метеорологических прогнозов. Важно вовремя укрыть молодые посевы, вовремя собрать урожай, спрятать ценные вещи и предметы, автомобили. Также не следует оставлять на открытой местности домашний скот.

Такие простые меры помогут минимизировать ущерб, причиненный вследствие выпадения града. Их лучше предпринимать незамедлительно, как только передали прогноз по граду или же на горизонте появились угрожающие тучи характерного облика.